化学基礎 完全攻略｜物質の構成・mol計算・酸塩基・酸化還元

01. 物質の分類と化学と人間生活

化学の最初の仕事は「いま目の前の物質は何者か」を分類することです。純物質か混合物か、単体か化合物か——この二段の分類が以後の全単元の土台になります。

得点につながる核

• 純物質（融点・沸点が一定）と混合物（一定でない）をまず分ける。空気・海水・石油は混合物の定番
• 純物質はさらに単体（1種類の元素）と化合物（2種類以上）へ。水は化合物、酸素は単体
• 同素体は「同じ元素の単体で性質が違うもの」。硫黄S・炭素C（ダイヤモンド／黒鉛）・酸素O（O₂／O₃）・リンP（SCOPで確認）
• 元素の確認方法：炎色反応（Li赤・Na黄・K赤紫・Cu青緑・Ca橙赤・Sr紅・Ba黄緑）と沈殿反応（Cl⁻はAgNO₃で白沈）
• 身のまわりの化学：プラスチック・合金・セラミックス・洗剤・食品添加物など、素材と性質を結びつける出題が共通テストで増えている

白紙確認：「水素・水・海水・オゾン・ダイヤモンド」を純物質/混合物・単体/化合物へ即座に仕分けできるか。

年度別解説で演習：2023本試 解答22・2019追試 解答7・2018本試 解答16・2017追試 解答17

02. 混合物の分離と精製

分離操作は「何の性質の差を利用しているか」で覚えます。操作名と原理をペアにすれば、見たことのない実験図でも答えられます。

得点につながる核

• ろ過＝粒子の大きさの差。ガラス棒を伝わせ、ろうとの足はビーカーの壁につける
• 蒸留＝沸点の差で液体を取り出す。温度計の球部は枝の位置（蒸気の温度を測る）。沸騰石を忘れない
• 分留＝沸点の差で複数成分を分ける蒸留（石油・液体空気）
• 再結晶＝温度による溶解度の差。少量の不純物を除く
• 昇華法＝昇華しやすい物質（ヨウ素・ナフタレン・ドライアイス）を分ける
• 抽出＝溶媒への溶けやすさの差（お茶・ヨウ素をヘキサンへ）。クロマトグラフィー＝吸着力・移動速度の差

白紙確認：塩化ナトリウム水溶液から水と塩をそれぞれ取り出す操作を、装置の注意点つきで説明できるか。

年度別解説で演習：2021日程2 解答4・2018追試 解答16

03. 物質の三態と熱運動

粒子は常に熱運動しており、温度はその激しさの目安です。状態変化は粒子の並び方と運動の変化として説明できると、化学基礎の記述問題で強くなります。

得点につながる核

• 融解・凝固・蒸発・凝縮・昇華・凝華の6語を、粒子の集まり方の変化で説明する
• 状態変化は物理変化（粒子そのものは不変）。化学変化（別の物質になる）と区別する
• 加熱曲線で温度が一定になる区間＝状態変化中。加えた熱は粒子をばらすことに使われる
• 沸騰は液体内部からも蒸発が起こる現象。蒸発は表面だけなら常温でも起こる
• 絶対温度T(K)＝t(℃)＋273。粒子の熱運動は−273℃（絶対零度）で最小になる
• 拡散は熱運動の直接の証拠。温度が高いほど速い

白紙確認：氷を一定の火力で加熱したときの温度変化のグラフを描き、平らな区間で何が起きているか説明できるか。

04. 原子の構造と同位体

原子は原子核（陽子＋中性子）と電子でできています。陽子の数がその元素の戸籍で、中性子の数だけが違う兄弟が同位体です。

得点につながる核

• 原子番号＝陽子の数＝（中性原子では）電子の数。質量数＝陽子＋中性子
• 元素記号の左上が質量数・左下が原子番号。中性子数＝質量数−原子番号は一瞬で引けるように
• 同位体は化学的性質がほぼ同じ（電子配置が同じだから）。質量だけが違う
• 放射性同位体は放射線を出して壊変する。¹⁴Cの半減期を使う年代測定は「半分になる回数」で数える
• 電子の質量は陽子の約1/1840。原子の質量はほぼ原子核が担う

白紙確認：³⁵Clと³⁷Clについて、陽子・中性子・電子の数をそれぞれ即答できるか（17・18・17と17・20・17）。

年度別解説で演習：2018本試 解答1

05. 電子配置と周期表

電子はK殻・L殻・M殻…に2・8・18…個まで入ります。最外殻の電子（価電子）の数が化学的性質を決め、周期表はその繰り返し（周期律）を表の形にしたものです。

得点につながる核

• K殻2・L殻8・M殻18。ただしArまでは「外側8個で安定」が実質ルール
• 価電子の数は族番号と連動（1族1個・2族2個・17族7個）。希ガス（18族）は価電子0と数える
• 周期表の縦（族）は性質が似る——化学基礎ではアルカリ金属・アルカリ土類金属・ハロゲン・希ガスの4グループ名を確実に
• イオン化エネルギー：小さいほど陽イオンになりやすい（左下ほど小）。電子親和力：大きいほど陰イオンになりやすい（17族で大）
• 典型元素と遷移元素、金属元素と非金属元素の境目をおおまかに描けるようにする

白紙確認：原子番号1〜20の元素記号と電子配置を、周期表の形に白紙へ再現できるか。

年度別解説で演習：2025追試 解答1・2018追試 解答1・2017追試 解答2

06. イオンとイオン結合

金属原子は電子を失って陽イオンに、非金属原子は電子を受け取って陰イオンになり、静電気力（クーロン力）で引き合ってイオン結晶を作ります。

得点につながる核

• 単原子イオンの価数は電子配置から導く（Na⁺・Mg²⁺・Al³⁺・Cl⁻・O²⁻・S²⁻——みな希ガス型になる）
• 多原子イオンは暗記が近道：NH₄⁺・OH⁻・NO₃⁻・SO₄²⁻・CO₃²⁻・PO₄³⁻・CH₃COO⁻
• 組成式は電荷の合計をゼロにする「たすきがけ」。Al³⁺とSO₄²⁻→Al₂(SO₄)₃
• イオン結晶：融点が高い・硬いがもろい（層がずれると同符号が反発）・固体は電気を通さないが融解液と水溶液は通す
• 電解質と非電解質の区別は「水中でイオンに分かれるか」

白紙確認：Ca²⁺・PO₄³⁻からリン酸カルシウムの組成式Ca₃(PO₄)₂を、電荷ゼロの計算過程つきで作れるか。

07. 共有結合と分子・極性

非金属どうしは電子を出し合って共有し、分子を作ります。電子式で共有電子対と非共有電子対を数えることが、極性や後の化学の土台です。

得点につながる核

• 電子式→構造式の順に書く。共有電子対1組＝線1本（単結合）、O₂は二重結合、N₂は三重結合
• 配位結合＝片方が電子対をまるごと提供（NH₄⁺・H₃O⁺・オキソニウム）。できてしまえば他の共有結合と区別できない
• 電気陰性度＝共有電子対を引きつける強さ。周期表の右上（Fが最大）ほど大きい。希ガスは対象外
• 結合の極性と分子の極性は別物：CO₂は結合に極性があるが直線形で打ち消し無極性、H₂Oは折れ線形で極性分子
• 形の代表：直線（CO₂）・折れ線（H₂O）・三角錐（NH₃）・正四面体（CH₄）

白紙確認：H₂O・NH₃・CH₄・CO₂の電子式・形・極性の有無を、表の形で白紙に再現できるか。

年度別解説で演習：2026本試 解答1・2026追試 解答1・2024本試 解答1・2024追試 解答4・2021日程1 解答3・2021日程1 解答10・2020追試 解答6・2019本試 解答1

08. 金属結合・分子間力と結晶の分類

結晶は「何の粒子が・何の力で」並ぶかで、イオン結晶・分子結晶・共有結合の結晶・金属結晶の4種類に分かれます。性質は結合の強さから予測できます。

得点につながる核

• 金属結合＝自由電子による結合。電気・熱をよく導き、展性・延性があり、金属光沢を示す——全部自由電子で説明する
• 分子結晶（ヨウ素・ドライアイス・ナフタレン）＝弱い分子間力。融点が低く、昇華しやすいものがある
• 共有結合の結晶（ダイヤモンド・黒鉛・ケイ素・二酸化ケイ素）＝非常に硬く融点が極めて高い。黒鉛だけは層状で電気を通す
• 「固体では通さないが水溶液・融解液で電気を通す」ならイオン結晶、「どの状態でも通す」なら金属——電気伝導は結晶判定の決め手
• 分子間力は分子量が大きいほど強くなる傾向（ハロゲン単体の沸点の並びで確認）

白紙確認：未知の固体の「融点・電気伝導・硬さ」の実験結果から結晶の種類を判定する手順を言えるか。

年度別解説で演習：2025本試 解答1・2024追試 解答2・2019本試 解答4・2017本試 解答1・2017追試 解答4

09. 原子量・分子量・式量と物質量mol

molは「6.0×10²³個をひとまとめに数える単位」です。質量・個数・気体の体積のどれが来ても、いったんmolに直す——化学基礎の計算はこの1点に集約されます。

得点につながる核

• 原子量は¹²C＝12を基準にした相対質量の存在比平均。塩素の35.5＝35×0.75＋37×0.25の計算で仕組みを理解する
• 分子量は分子式の原子量の和、式量はイオンや組成式の和。単位のない相対値
• モル質量＝原子量・分子量・式量に g/mol を付けた量。「1 molあたりの質量」
• mol＝質量÷モル質量＝個数÷(6.0×10²³)＝標準状態の気体の体積÷22.4 L
• 溶液中の溶質のmol＝モル濃度×体積(L)。この5本目の道も換算マップに入れる

白紙確認：「CO₂ 11 gは何mol・何個・標準状態で何L」を、換算の向きを言いながら30秒で解けるか（0.25 mol・1.5×10²³個・5.6 L）。

10. 溶液の濃度と水溶液の調製

質量パーセント濃度とモル濃度は分母が違います。さらに実験器具（メスフラスコ・ホールピペット）の使い方まで含めて1セットで出題されます。

得点につながる核

• 質量%＝溶質g÷溶液g×100。モル濃度＝溶質mol÷溶液L。分母を口に出してから式を書く
• %→mol/Lは「溶液1 Lを想像」：1000×密度×(％/100)÷モル質量
• 希釈の前後で溶質のmolは不変：c₁V₁＝c₂V₂
• 調製の手順：溶質を少量の水で溶かす→メスフラスコへ移す→洗い込み→標線まで水を加える。「先に標線まで水を入れてから溶質」は誤り
• メスフラスコ・ホールピペットは加熱乾燥しない（体積が狂う）。共洗いの要否——ビュレット・ホールピペットは共洗い、メスフラスコとコニカルビーカーは水でぬれたままでよい

白紙確認：0.50 mol/L水酸化ナトリウム水溶液250 mLの作り方を、器具名と操作順つきで説明できるか（NaOH 5.0 g）。

年度別解説で演習：2026追試 解答3・2024本試 解答28

11. 化学反応式と量的関係

化学反応式の係数は「粒子の個数の比＝molの比」です。与えられた量をmolに直し、係数比で相手に渡し、要求された単位へ戻す——3ステップを固定します。

得点につながる核

• 係数合わせは登場回数の少ない元素から。最後に酸素・水素で微調整し、全体を最小の整数比へ
• 「mol→係数比→mol」の途中で単位を変えない。質量や体積への変換は最初と最後だけ
• 過不足のある反応は、必要量を先に計算して少ない方（限量試薬）を確定する。生成量は限量試薬で決まる
• 反応後に「余った方が何molか」まで聞かれるのが定番。消費量＝限量試薬×係数比で引き算する
• グラフ問題（加えた量vs発生気体）は折れ点＝ちょうど反応が終わる点。折れ点の座標を係数比で決める

白紙確認：Al 0.20 molと塩酸HCl 0.48 molの反応で、どちらが余り、H₂が標準状態で何L出るかを表を書いて出せるか（HClが限量・5.4 L）。

年度別解説で演習：2024追試 解答8・2021日程1 解答16・2019本試 解答19

12. 酸と塩基の定義と強弱

アレニウスの定義（水溶液でH⁺/OH⁻を出す）と、ブレンステッド・ローリーの定義（H⁺を与える/受け取る）の2階建てで理解します。強弱は電離度の話で、濃度の濃い薄いとは別物です。

得点につながる核

• ブレンステッドの定義では同じ物質が酸にも塩基にもなれる（H₂Oが代表）。「H⁺のやりとり」で判定する
• 価数と強弱は無関係：H₂SO₄は2価の強酸、CH₃COOHは1価の弱酸、H₂CO₃は2価の弱酸
• 強酸：HCl・H₂SO₄・HNO₃。強塩基：NaOH・KOH・Ca(OH)₂・Ba(OH)₂。これ以外は弱いと思ってよいのが化学基礎の割り切り
• 電離度α＝電離した割合（0＜α≦1）。強酸・強塩基はα≒1
• NH₃は分子内にOHを持たないが、水からH⁺を受け取ってOH⁻を生む塩基——定義理解を問う定番

白紙確認：NH₃＋H₂O→NH₄⁺＋OH⁻ で、どちらが酸でどちらが塩基かをブレンステッドの定義で説明できるか。

13. 水素イオン濃度とpH

水はわずかに電離していて、[H⁺]×[OH⁻]は25℃で常に1.0×10⁻¹⁴。この1本の関係とpH＝−log₁₀[H⁺]だけで、酸性・中性・塩基性が全部数直線に乗ります。

得点につながる核

• [H⁺]＝1.0×10⁻ⁿ mol/L ならpH＝n。まず[H⁺]を10のべきの形に整える
• 強酸は[H⁺]＝価数×濃度×電離度(≒1)。弱酸は電離度を掛けるのを忘れない（0.10 mol/L・α=0.010ならpH3）
• 塩基はまず[OH⁻]→Kw経由で[H⁺]へ。0.010 mol/L NaOHならpH12
• 10倍希釈でpHは1近づく——ただし7を通り越さない（どこまで薄めても中性に近づくだけ）
• 指示薬の変色域：メチルオレンジ（約3.1〜4.4 赤→黄）、フェノールフタレイン（約8.0〜9.8 無→赤）。リトマスとBTBも確認

白紙確認：0.050 mol/L硫酸（強酸・2価）の[H⁺]とpHを、価数の扱いを言いながら出せるか（[H⁺]＝0.10 mol/L・pH1）。

14. 中和反応と塩

中和はH⁺とOH⁻が水になる反応で、量の関係に酸・塩基の強弱は関係ありません。生じる塩の分類と液性の判断だけが強弱の出番です。

得点につながる核

• 中和点の条件：酸の価数×mol＝塩基の価数×mol。強弱・電離度は入れない（弱酸も最終的には全部反応する）
• 塩の分類（酸性塩・塩基性塩・正塩）は「Hが残るか・OHが残るか」の形式分類で、液性とは無関係——NaHCO₃は酸性塩だが水溶液は塩基性
• 正塩の液性は「強い者勝ち」：強酸＋強塩基→中性、強酸＋弱塩基→酸性、弱酸＋強塩基→塩基性
• NaHSO₄の水溶液は酸性（強酸由来のHが電離）。NaHCO₃と対で問われる
• 弱酸の遊離：弱酸の塩＋強酸→強酸の塩＋弱酸（CH₃COONa＋HCl）。炭酸塩に塩酸でCO₂発生も同じ原理

白紙確認：NaCl・CH₃COONa・NH₄Cl・NaHCO₃・NaHSO₄の水溶液の液性を、理由1行ずつ添えて言えるか。

年度別解説で演習：2026本試 解答10・2018本試 解答10

15. 中和滴定と滴定曲線

中和滴定は器具・操作・曲線・指示薬の4点セットの実験単元です。曲線の「垂直に飛ぶ区間」に変色域が入る指示薬を選ぶ、が唯一のルールです。

得点につながる核

• ビュレット（滴下量）・ホールピペット（正確に一定体積を取る）・メスフラスコ（希釈）・コニカルビーカー（受け）の役割分担
• 共洗いするのはビュレットとホールピペット。メスフラスコ・コニカルビーカーは純水でぬれたままでよい——理由（中のmolが変わるか）ごと覚える
• 強酸×強塩基：中和点pH7付近で飛びが大きく、どちらの指示薬も使える
• 弱酸×強塩基：中和点は塩基性側→フェノールフタレイン。強酸×弱塩基：酸性側→メチルオレンジ
• 食酢の定量は「10倍希釈→滴定→希釈前に戻す」の3段。モル濃度→質量%への換算（密度使用）まで出る
• ビュレットの目盛りは最小目盛りの1/10まで読む。滴定は2〜3回の平均をとる

白紙確認：食酢の濃度決定の実験手順を、器具名・共洗いの要否・指示薬の選択理由つきで最初から最後まで言えるか。

年度別解説で演習：2021日程2 解答31・2021日程2 解答32・2020本試 解答13

16. 酸化と還元・酸化数

酸化還元は「酸素・水素・電子」の3つの定義で語れますが、実戦は電子と酸化数で統一します。酸化数の増加＝酸化された、減少＝還元された、これだけです。

得点につながる核

• 酸化数のルール：単体0／化合物中Hは＋1・Oは−2（例外：H₂O₂のOは−1、金属水素化物のHは−1）／化合物の総和0／イオンは電荷
• KMnO₄のMn＝＋7、K₂Cr₂O₇のCr＝＋6、SO₂のS＝＋4、NH₃のN＝−3——代表値は即答できるように
• 酸化剤＝相手を酸化し自分は還元される（酸化数が減る）。主語の混乱が最大の敵
• SO₂は相手次第で酸化剤にも還元剤にもなる（H₂Sに対しては酸化剤）
• 「酸化された原子と還元された原子を指摘せよ」型は、全原子に酸化数を振ってから増減を見る

白紙確認：Cu＋4HNO₃→Cu(NO₃)₂＋2NO₂＋2H₂Oで、酸化された原子・還元された原子と酸化数の変化を指摘できるか（Cu 0→＋2、N ＋5→＋4）。

年度別解説で演習：2026本試 解答13・2025本試 解答31・2025本試 解答37・2024本試 解答18・2016本試 解答12

17. 半反応式と酸化還元滴定

半反応式は暗記ではなく組み立てです。①主役の変化→②Oは H₂Oで→③Hは H⁺で→④電荷は e⁻で合わせる。この4手順で どの酸化剤・還元剤でも書けます。

得点につながる核

• 組み立ての4手順を体に入れる。MnO₄⁻＋8H⁺＋5e⁻→Mn²⁺＋4H₂Oを自力で再現できれば合格
• 代表の酸化剤：KMnO₄（赤紫→ほぼ無色Mn²⁺）・K₂Cr₂O₇（橙→緑Cr³⁺）・H₂O₂・希硝酸/濃硝酸。還元剤：シュウ酸・FeSO₄・KI・H₂S
• イオン反応式は e⁻の数をそろえて足す。両辺のe⁻が消えたか必ず確認
• 酸化還元滴定の中和との違い：等号は「授受される電子のmol」で立てる（価数×molではなくe⁻×mol）
• 過マンガン酸塩滴定の終点＝滴下した赤紫色が消えなくなった瞬間（指示薬不要）
• ヨウ素滴定・COD測定などの応用も、e⁻の収支という見方は同じ

白紙確認：硫酸酸性でのKMnO₄とシュウ酸H₂C₂O₄の滴定について、2本の半反応式からイオン反応式までを白紙で組み立てられるか。

年度別解説で演習：2025本試 解答18・2025本試 解答19・2025本試 解答20・2025追試 解答24

18. 金属のイオン化傾向・電池と金属の利用

イオン化傾向は「陽イオンへのなりやすさ」の序列で、金属と水・酸・塩の反応も、電池の極の決定も、この1本の列から読み取れます。

得点につながる核

• イオン化列：Li K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H₂) Cu Hg Ag Pt Au。水・酸との反応の境目（Na=常温の水、Mg=熱水、Fe=高温の水蒸気、Cuから先は塩酸に溶けない）を列に書き込む
• Cu・Agは酸化力のある酸（硝酸・熱濃硫酸）には溶ける。Al・Fe・Niは濃硝酸に不動態
• 金属Aの塩の水溶液に金属Bを入れて析出が起きる⇔BのほうがAよりイオン化傾向大。この論理で序列決定問題を解く
• 電池はイオン化傾向の大きい金属が負極（酸化される）。ダニエル電池で電子・電流・イオンの移動を1枚の図にする
• 鉛蓄電池（二次電池）・燃料電池は化学基礎では「構成と極の反応の向き」まで。詳しい質量計算は化学（理論）で扱う
• 金属の製錬（鉄は溶鉱炉でCOによる還元、アルミニウムは電気分解）とリサイクル——アルミ再生は新製造より大幅に省エネルギー、という文脈問題が共通テストに出る

白紙確認：Zn板をCuSO₄水溶液に入れたときの変化（析出・溶解・色）と、その現象がダニエル電池の極の決定とどうつながるかを説明できるか。

年度別解説で演習：2024本試 解答17・2022追試 解答20