同素体【高校化学・化学基礎一問一答】

【プロ講師解説】化学のグルメでは、高校化学・化学基礎の一問一答を掲載しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。一問一答コンテンツ一覧は化学のグルメ『高校化学・化学基礎一問一答コンテンツ一覧』をご覧下さい。

一問一答

問１

【】に当てはまる用語を答えよ。

同じ元素からできた単体で、化学的性質が異なる物質同士を【１】という。

【問１】解答/解説：タップで表示

解答：【１】同素体

同じ元素からなる単体で化学的性質（反応性など）が異なる物質同士を互いに同素体という。

※同素体について詳しくは同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）を参照

問２

【】に当てはまる用語を答えよ。

硫黄の単体には3種類の同素体が存在する。
それらの中で最も安定したものを【１】という。【１】を高温（約120℃）で熱し、それを冷やすと針状結晶の【２】が得られる。
また、【１】を非常に高温（約250℃）で熱し、それを冷水の中に入れて急冷（急激に冷やすこと）すると【３】が得られる。
【１】・【２】・【３】はいずれも【４】色である。

【問２】解答/解説：タップで表示

解答：【１】斜方硫黄【２】単斜硫黄【３】ゴム状硫黄【４】黄

硫黄には斜方硫黄、単斜硫黄、ゴム状硫黄の3種類の同素体が存在する。斜方硫黄が最も安定しているため、単斜硫黄やゴム状硫黄を常温で放置するといずれも斜方硫黄になる。また、単斜硫黄は斜方硫黄を120℃で加熱後冷却することで、ゴム状硫黄は斜方硫黄を250℃で加熱後冷水に注いで急冷することで得ることができる。色はいずれも黄色（ゴム状硫黄はテキストによって褐色との記載があるが近年純度を高めると黄色となることが発見された）である。

※同素体について詳しくは同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）を参照

問３

【】に当てはまる用語を答えよ。

炭素の単体には、3種類の同素体が存在する。【１】は炭素原子によって作られた層が分子間力で結合した構造で、薄く剥がれやすく黒色で金属光沢があり、鉛筆の芯などに利用されている。
【２】は炭素原子が四面体の頂点方向に共有結合した構造で、無色透明で非常に硬い。
【３】は60（70）コの炭素原子がサッカーボール型に結合した構造になっており、ナノテクノロジーに利用される。

【問３】解答/解説：タップで表示

解答：【１】黒鉛【２】ダイヤモンド【３】フラーレン

これら3つの他に、カーボンナノチューブや無定形炭素なども炭素の同素体として有名で、近年大学入試で出題が増えている。

※同素体について詳しくは同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）を参照

問４

【】に当てはまる用語を答えよ。

酸素の単体には、2種類の同素体が存在する。【１】は2つの酸素原子が結合してできた物質で、無色無臭で助燃性があり、空気の約20パーセントを占める。
【２】は3つの酸素原子が結合してできた物質で、淡青色で刺激臭をもち、成層圏で【３】を吸収して地球上の生物を守る役割を果たしている。【２】は酸素の【４】や酸素への【５】照射により生成する。
冷蔵庫やエアコンなどに使われる【６】は【２】を分解するため代替物質の開発が急がれている。

【問４】解答/解説：タップで表示

解答：【１】酸素【２】オゾン【３】紫外線【４】無声放電【５】紫外線【６】フロン

※同素体について詳しくは同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）を参照

問５

【】に当てはまる用語を答えよ。

リンの単体には、2種類の同素体が存在する。【１】は非常に危険な物質で、空気中で放置しておくと突然火がつくことがある（＝自然発火）ため【２】中に保存する。また毒性ももっている。これに対して【３】はマッチのする部分等に使用され、無毒で自然発火もしない。

【問５】解答/解説：タップで表示

解答：【１】黄リン【２】水【３】赤リン

※同素体について詳しくは同素体・同位体（違い・例・硫黄・炭素・酸素・リンなど）を参照

同素体【高校化学・化学基礎一問一答】

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