看護学校入学試験のための化学：解説つき練習問題

1原子、イオン、同位体

原子は、陽子（+）と中性子（電荷なし）の核をもち、そのまわりを質量がほとんどない電子（−）が取り巻いています。

• 原子番号 ＝ 陽子の数。元素を決めます。
• 質量数 ＝ 陽子 + 中性子。
• 中性の原子では、電子の数と陽子の数が等しくなります。
• 同位体は、陽子の数は同じで、中性子の数が異なります（炭素 12、炭素 14）。
• イオンは、電子を得たもの（負の陰イオン、Cl⁻）または失ったもの（正の陽イオン、Na⁺）です。

2周期表と化学結合

元素は原子番号の順に並んでいます。族（縦の列）は価電子の数が同じで、性質が似ています。周期は横の行です。第 1 族 ＝ アルカリ金属、第 17 族 ＝ ハロゲン、第 18 族 ＝ 貴ガス（電子殻が満たされ、反応しにくい）。

金属は左側にあり、光沢があり、電気を通し、電子を失います。非金属は右側にあり、電子を得るか共有します。周期の中では、左から右へ原子が小さくなり、電気陰性度が大きくなります。フッ素は電気陰性度が最も大きい元素です。

• イオン結合：金属が非金属に電子を渡します（NaCl）。融点が高く、溶けると電気を通します。
• 共有結合：非金属が電子対を共有します（H₂O、CO₂）。共有が不均等だと極性をもちます。
• 水素結合：水などの分子どうしの間の引力で、水の沸点が高い理由を説明します。

イオンの化学式は電荷を釣り合わせます：Ca²⁺ + 2 Cl⁻ → CaCl₂；2 Al³⁺ + 3 O²⁻ → Al₂O₃。

3物質の状態と気体

固体は形も体積も決まっています。液体は体積は決まっていますが形は決まっていません。気体は容器を満たします。温度は、粒子の平均運動エネルギーを表します。

状態変化：融解、凝固、蒸発、凝縮、昇華（固体 → 気体）、凝華（気体 → 固体）。状態変化の間、温度は一定です。

気体の法則（温度はケルビンで）：

4溶液、酸、塩基

溶液とは、溶質が溶媒に溶けたものです。水は極性をもち、イオン性や極性の物質を溶かします。油（無極性）は水と混ざりません：「似たものは似たものを溶かす」。

pH の尺度は 0 から 14 までで、7 未満は酸性、7 は中性、7 より大きいと塩基性です。1 の違いは 10 倍なので、pH 3 は pH 5 より H⁺ が 100 倍多くなります。

酸 + 塩基 → 塩 + 水（中和）。強酸は完全に電離します（HCl）。弱酸は一部だけです（酢酸）。緩衝液は pH の変化に抵抗します。炭酸水素塩の緩衝系は、血液を pH 7.4 付近に保ちます。

5反応と化学量論

反応式は、係数を変えて釣り合わせます。添え字は決して変えず、各元素の原子数が両辺で等しくなるようにします。

• 合成：A + B → AB。分解：AB → A + B。
• 単置換：A + BC → AC + B。複分解：AB + CD → AD + CB。
• 燃焼：燃料 + O₂ → CO₂ + H₂O。中和：酸 + 塩基 → 塩 + 水。

1 モルは 6.02 × 10²³ 個の粒子です。モル質量は、原子量の合計です（H₂O = 18 g/mol）。計算の道筋は、質量 → モル → モル比 → モル → 質量です。

酸化は電子を失うこと、還元は電子を得ることです（OIL RIG）。触媒は、自身は消費されずに反応を速めます。熱、濃度、表面積も反応速度を上げます。

6試験問題の例

• やさしい（重要語句と事実）：素粒子、周期表の族、結合の種類、物質の状態、pH の尺度、反応の種類。
• ふつう（概念の応用）：質量数から求める中性子、イオンの化学式、気体の挙動、モル濃度と希釈、簡単な反応式の釣り合わせ、モル質量。
• むずかしい（ケースと分析）：燃焼の反応式の釣り合わせ、グラムからグラムへ、限定反応物、pH と [H⁺]、平均原子量、気体の法則の計算と緩衝液。

各ステップに単位を書きましょう。掛けるのか割るのかがわかります。