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化学一般

�U　我が国の化学工業に関し、次の３つの問いに答えよ。（答案用紙３枚以内にまとめよ。）

（１）　我が国の化学工業は原料の殆どを輸入に頼っており，最近の資源，エネルギーの高価格化などによって，経営環境は非常に厳しいものがある。化学工業の更なる発展のためには，国際的な競争力強化が不可欠である。そのため，研究開発の必要性がますます高まっている。国際的な競争力強化にむけた研究開発の課題と対応策についてあなたの考えを述べよ。

（２）　新たな化学製品の開発には様々な特性が要求されると同時に，人体に与える製品の安全性及び環境への配慮が必要となる。新製品の開発に当たり，どのように開発を進めるべきかあなたの考えを述べよ。

（３）　温室効果ガス排出規制にむけて策定された「京都議定書目標達成計画」において，我が国の化学工業部門では．エネルギー消費原単位を１９９０年比９０％にするという当初目標を前倒しで達成している。しかし，温室効果ガスの排出量そのものは増加しており，将来的には一層の排出量削減が必要となるため，２００８年３月にはエネルギー消費原単位を１９９０年比８０％にするという新たな目標が掲げられた。我が国の化学工業の温室効果ガス排出削減に向けた取組についてあなたの考えを述べよ。

専門問題

（５−１）　セラミックス及び無機化学製品

�T　次の２問題（�T−１，�T−２）について解答せよ。

�T−１　次の３設問のうちから１設問を選んで解答せよ。（解答設問番号を明記し、答案用紙３枚以内にまとめよ。）

�T−１−１　太陽光から直接電気エネルギーを取り出す方法として各種の太陽電池がある。
（１）太陽電池を材料別に分類すると，工業化されている太陽電池にはシリコン系と化合物半導体系がある。それぞれについて現状と問題点を説明せよ。
（２）新エネルギーの中で，太陽電池の持つ特徴を説明せよ。
（３）太陽電池を今後さらに伸ばしていくための課題を挙げ，あなたの考える課題の解決策を述べよ。

�T−１−２　酸化物半導体型ガスセンサについて次の問いに答えよ。
（１）酸化物半導体型ガスセンサの具体例を１つ挙げよ。
（２）そのガスセンサの動作原理と用途を説明せよ。
（３）そのガスセンサを高性能化するための開発課題を２つ挙げよ。
（４）（３）で挙げた開発課題に対するあなたの考える解決策を述べよ。

�T−１−３　薄膜無機機能性コーティング膜の形成方法にＣＶＤ法とＰＶＤ法がある。
（１）ＣＶＤ法とＰＶＤ法の主なバリエーションをそれぞれ２例挙げて，その形成方法の特徴を説明せよ。
（２）各バリエーションについて代表的なコーティング製品の１例を挙げ，製品に施されているコーティング膜の機能を説明せよ。
（３）ＣＶＤ法とＰＶＤ法のいずれかの方法によって得られる，今後有望と考える製品を１つ挙げよ。
（４）その製品の商品化又は普及に必要な技術的課題を説明し，その技術的課題の達成方法についてあなたの考えを述べよ。


�T−２　次の９設問のうちから３設問を選んで解答せよ。（各問ごとに答案用紙を替え，解答設問番号を明記し、それぞれ答案用紙１枚以内にまとめよ。）

�T−２−１　最近進歩が顕著な高温超伝導体にイットリウム（Ｙ）系とビスマス（Ｂｉ）系がある。
（１）イットリウム系とビスマス系の高温超伝導体について，�@〜�Bの問いに答えよ。
�@　それぞれの高温超電導体の特徴を述べよ。
�A　それぞれの高温超電導体を用いる開発中の製品の１例を挙げよ。
�B　�Aで挙げた製品において，高温超電導体を利用する効果を説明せよ。
（２）�Aで挙げた製品のいずれかにつき，今後の商品化の見込みについて説明せよ。

�T−２−２　ヒュームドシリカ（マイクロシリカ，シリカヒューム）として市販されているシリカ微粒子粉について，次の問いに答えよ。
（１）ヒュームドシリカの製造方法を説明せよ。
（２）ヒュームドシリカの特性を述べよ。
（３）ヒュームドシリカの主な用途例を２つ挙げよ。
（４）（３）で挙げた２つの用途例について，ヒュームドシリカを使う目的と得られる効果について述べよ。

�T−２−３　窒化ホウ素には六方晶と立方晶の多形がある。それぞれについて次の問いに答えよ。
（１）六方晶と立方晶の窒化ホウ素の製造方法を説明せよ。
（２）六方晶と立方晶の窒化ホウ素の特性を説明せよ。
（３）六方晶と立方晶の窒化ホウ素の主な用途例と，その使用により得られる効果を説明せよ。

�T−２−４　セラミックス製品の製造工程について，次の問いに答えよ。
（１）体積拡散と粒界拡散を利用するセラミックスの焼結プロセスについて説明せよ。
（２）緻密で均質な焼結体を作るために必要な，原料粉体とその生（なま）成形体の具備すべき条件を述べよ。

�T−２−５　材料成分の優れた分析方法に，原子吸光分析法，ＩＣＰ発光分析法及び蛍光Ｘ線分析法がある。これらのうちから２つの分析法を選び，その原理と特徴を説明せよ。

�T−２−６　ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板ガラスについて，次の問いに答えよ。
（１）ＬＣＤ用基板ガラスに必要とされる特性を述べよ。
（２）ＬＣＤ用基板ガラスの代表的な製造法の１つを挙げて説明せよ。

�T−２−７　チタンを含むペロブスカイト型結晶構造からなる強誘電体について，次の問いに答えよ。
（１）強誘電体が示す２つの性質を説明せよ。
（２）２つの性質の工業的応用例と課題を述べよ。

�T−２−８　単結晶の製造（育成）方法にはいくつかの方法が知られている。これらのうち３つを挙げ，それらの特徴と適用される物質及びその応用例を述べよ。

�T−２−９　工業電解槽には水溶液系と溶融塩系がある。そのいずれかについて，電力原単位（単位生産当たりの使用電力量）を低減するための方策を述べよ。

（５−２）　有機化学製品

�T　次の２問題（�T−１，�T−２）について解答せよ。

�T−１　次の３設問のうち１設問を選んで解答せよ。（解答設問番号を明記し、答案用紙３枚以内にまとめよ。）

�T−１−１　アトムエコノミーは，反応する物質（反応物）が，どれだけ目的の合成物（生成物）に組み込まれたかを評価する指標である。生成物に取り込まれる反応物の割合が大きいほど，アトムエコノミーは高い。
（１）アトムエコノミーと反応収率の相違点について説明せよ。
（２）アトムエコノミーの観点から，付加反応，転移反応，脱離反応の優劣について論ぜよ。それぞれの反応については，１つずつ具体的な有機化学の反応例を挙げよ。
（３）アトムエコノミーが低い有機化学反応は，一般に環境負荷が大きいと言われる。しかし，アトムエコノミーが低くても，環境面から問題にならないことがある。それはどのような反応の場合か，反応例を挙げて説明せよ。

�T−１−２　近年，マイクロリアクタが注目されている。
（１）化学反応を行わせる場としてのマイクロリアクタについて，その特徴的な点を４項目挙げて説明せよ。
（２）あなたが実際に経験した反応の中から，マイクロリアクタを適用する意義があるとあなたが考えるものを１つ挙げ，次の問いに答えよ。実験室規模あるいは工業規模を問わない。
�@ 反応式および従来法での課題について述べよ。
�A その課題の改善あるいは解決手段としてマイクロリアクタを利用するとよいとあなたが考える理由について述べよ。
（３）従来の化学工業は，大型化あるいはコンビナート化で経済性を追求してきたところが多い。これに対して，マイクロリアクタを利用するマイクロ化学プラントを分散型の処理装置あるいは生産装置として利用することの可能性について，具体例を挙げ，あなたの考えを述べよ。

�T−１−３　Ｌ−アスコルビン酸（ビタミンＣ）は，工業的には次のような方法で合成されている（Hoffman-La Roche法）。

（１）上記反応経路における各反応（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を説明せよ。
（２）以下の問いに答えよ。
�@ Ｌ−アスコルビン酸は水溶液中で，化学変化を起こしやすい。化学的安定化に寄与すると思われる主な因子３つを挙げ考察せよ。
�A Ｌ−アスコルビン酸の水溶液を，長時間微生物汚染から防止する方法についてあなたの考えを述べよ。
�B �@及び�Aから適切な因子を選択し，安定で安全なＬ−アスコルビン酸液剤（濃度は任意）を処方せよ。また，その処方を選択した理由を述べよ。
�C �Bで得たＬ−アスコルビン酸液剤の長期安定性をどのように短期間で予測するか，あなたの考えを述べよ。
�D Ｌ−アスコルビン酸は，薬効との関連で，今後，ＤＤＳ（Drug Delivery System）へも応用される可能性がある。どのような方法があると思われるか，あなたの考えを述べよ。


�T−２　次の６設問のうちから３設問を選んで解答せよ。（各問ごとに答案用紙を替え，解答設問番号を明記し、それぞれ答案用紙１枚以内にまとめよ。）

�T−２−１　化学反応によりガスを発生する発泡剤として，無機系では炭酸水素ナトリウムや炭酸水素アンモニウムなどがある。有機系の発泡剤のうち代表的な２例を挙げ，それぞれのガス発生のメカニズムと産業分野における応用例について説明せよ。

�T−２−２　クロロフルオロカーボンの特徴と，クロロフルオロカーボンが特定フロンとして禁止になるまではどのような用途に使用されていたかを説明せよ。次に，特定フロンによるオゾン分解の反応メカニズムを説明せよ。さらに，代替フロンの特徴と，代替フロンがオゾン層を破壊しない理由を説明せよ。

�T−２−３　酢酸の工業的製造法のうち，エチレンを原料とする方法とメタノールを原料とする方法について，反応式を示し，反応条件，触媒について説明せよ。

�T−２−４　ε−カプロラクタムの製造には，ベックマン転移反応が重要な役割を担っている。
（１）その反応機構を示せ。
（２）現在，主流となっている工業的西方では，大量の副生物を伴うと言う課題がある。これを改善あるいは解決することが出来ると思われる方法を２つ挙げて説明せよ。現在，工業的に実現されているかどうかは問わない。

�T−２−５　エノラートイオンを利用する合成反応として，マロン酸エステル合成法及びアセト酢酸エステル合成法がある。
（１）両合成法について反応機構を説明せよ。
（２）１−ブロモブタンに両合成法を応用した場合の最終生成物名及び反応式を記せ。

�T−２−６　界面活性剤に関して次の問いに答えよ。
（１）ミセル，臨海ミセル濃度及びクラフト点について述べよ。
（２）臨海ミセル濃度の測定法の代表的なものを５つ挙げ説明せよ。

（５−３）　燃料及び潤滑油

�T　次の２問題（�T−１，�T−２）について解答せよ。

�T−１　次の２設問のうち１設問を選んで解答せよ。（解答設問番号を明記し、答案用紙３枚以内にまとめよ。）

�T−１−１　ガソリンエンジン油に関する次の問いに解答せよ。
（１）省燃費化の背景及び省燃費ガソリンエンジン油設計の考え方を述べよ。
（２）燃費性能を持続させるための方策について述べよ。
（３）触媒被毒のため今後さらに低リン化，低硫黄化が要求されると考えられるが，その場合の問題点，対応策について述べよ。

�T−１−２　石油精製における重質油改質技術に関する次の問いについて解答せよ。
（１）重質油改質技術を分類して，原料性状による選定の考え方を述べよ。
（２）重質油改質の主要プロセスを述べよ。
（３）重質油改質技術に関して開発中の技術及び今後の方向性について述べよ。


�T−２　次の５設問のうちから３設問を選んで解答せよ。（各問ごとに答案用紙を替え，解答設問番号を明記し、それぞれ答案用紙１枚以内にまとめよ。）

�T−２−１　石油精製における蒸留工程の蒸留塔塔頂部からの低位熱回収の方法及び特徴について述べよ。

�T−２−２　ＰＲＴＲ制度について説明し，本制度の対象となる燃料及び潤滑油に関する物質について述べよ。

�T−２−３　バイオエタノールの原料及び製造法の得失について説明し，我が国としてどのような原料が望ましいか述べよ。

�T−２−４　エンジン油に清浄分散剤を配合する目的及び清浄分散剤の作用の説明と化合物名について述べよ。

�T−２−３　ＬＮＧだき複合発電技術について�@その効率アップの変遷，�Aガスタービン入り口温度1,700℃の場合の技術課題について述べよ。

（５−４）　高分子製品

�T　次の２問題（�T−１，�T−２）について解答せよ。

�T−１　次の３設問のうち１設問を選んで解答せよ。（解答設問番号を明記し、答案用紙３枚以内にまとめよ。）

�T−１−１　結晶性高分子材料の高弾性率化について，次の問いに答えよ。
（１）結晶弾性率について説明し，さらに，その測定法について説明せよ。
（２）結晶弾性率に比較して実際の弾性率は低くなるが，その要因について説明せよ。
（３）高密度ポリエチレンの弾性率を結晶弾性率に近づける方法について，あなたの考えを述べよ。
（４）芳香族ポリアミドの弾性率を結晶弾性率に近づける方法について，あなたの考えを述べよ。

�T−１−２　熱可塑性エラストマー（以下ＴＰＥ）について，次の問いに答えよ。
（１）ＴＰＥがその機能を発現する理由について分子構造の観点から述べよ。
（２）ＴＰＥについてハードセグメントの化学組成の違いによる代表的な例を３種類挙げ，それぞれの特徴について述べよ。
（３）ＴＰＥの市場を拡大してゆくために，必要な課題と対応策について，あなたの考えを述べよ。

�T−１−２　高分子材料の表面改質法には表面自体を改質する方法と，表面に新しい層を形成する方法がある。高分子材料の表面自体の改質について，次の問いに答えよ。
（１）表面自体を改質するには化学的方法と物理的方法があるが，それぞれの方法の代表的な具体例を３つ挙げ，それらの具体例の特徴と付与される機能について述べよ。
（２）改質された表面の解析には種々の分析法が用いられる。以下に挙げた分析法の原理とその特徴について述べよ。
�@ ＦＴ−ＩＲ
�A Ｘ線光電子分光法
�B 斜視角入射Ｘ線回折法
（３）表面自体の改質によりはっ水性を付与する方法について，あなたの考えを述べよ。


�T−２　次の５設問のうちから３設問を選んで解答せよ。（各問ごとに答案用紙を替え，解答設問番号を明記し、それぞれ答案用紙１枚以内にまとめよ。）

�T−２−１　ブロック共重合体の相転移に伴って現れる熱力学的な安定構造にミクロ相分離構造がある。Ａ−Ｂ型ブロック共重合の場合，成分組成によって５つの基本的な構造パターンが現れる。５つの構造パターンを図示し，ミクロ相分離構造を用いた工業面での応用の可能性についてあなたの考えを述べよ。

�T−２−２　清涼飲料用のボトルにはポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）の二軸延伸ブロー成形品が使用されている。ＰＥＴボトルについて，次の問いに答えよ。
（１）材料に高密度ポリエチレンではなくＰＥＴが使用されている主な理由を３つ挙げよ。
（２）ＰＥＴボトルの二軸延伸ブロー成形工程について説明し，各工程における留意点について述べよ。
（３）二軸延伸ブロー成形で得られるＰＥＴボトルの力学的特性について述べよ。

�T−２−３　カーボンブラックのような導電性材料を熱可塑性樹脂と複合化して導電性コンポジットを作製する祭に，一般的にパーコレーション現象が現れる。パーコレーション現象について具体的に説明し，さらに，導電性材料の添加剤をより少なくして導電性を発現させる方法について述べよ。

�T−２−４　長繊維強化熱可塑性プラスチックについて，次の問いに答えよ。
（１）繊維とプラスチックの組み合わせの例を２つ挙げよ。
（２）衝撃強度を向上させるための条件を述べよ。
（３）代表的な成形加工法として射出成形法及びプレス成形法がある。それらの長所および短所について述べよ。
（４）射出成形法において，繊維の折損を最小にし，かつ，繊維の分散を向上させるか好条件についてあなたの考えを述べよ。

�T−２−５　植物由来樹脂であるポリ乳酸について，次の問いに答えよ。
（１）とうもろこしからポリ乳酸を製造する工程を説明せよ。
（２）ポリ乳酸を工業的に使用するうえでの問題点とその対策を述べよ。
（３）ポリ乳酸の射出成形加工時における留意点について述べよ。
（４）ポリ乳酸を土壌中で分解促進させる環境条件について述べよ。