緩歩動物など一部の動物は、周囲が乾燥してくると体を縮め、代謝をほぼ止めて「乾眠」の状態に入る。乾眠個体は、過酷な条件にさらされた後も、水を与えれば再び動き回ることができる。
乾眠状態には瞬間的になれるわけではなく、ゆっくりと乾燥させなければあっけなく死んでしまう。乾燥状態になると、体内のグルコースをトレハロース($C_{12}H_{22}O_{11}$)に作り変えて極限状態に備える。いずれ酸素の代謝も止まり、完全な休眠状態になる。ただし、クマムシではトレハロースの顕著な蓄積が確認されておらず、どのように乾眠状態に入るのかは未だ不明である。
これらの乾眠個体は非常に大きな耐性強度を持つことで知られており、下のように過酷な環境にも耐えることができる。
・通常は体重の$85.0$%をしめる水分を$3$%以下まで減らし、極度の乾燥状態にも耐える。
・$100℃$の高温から、ほぼ絶対零度($−273℃$)の極低温にも耐える。
・ほぼ真空から$75000$atmの高圧にも耐える。
・高線量の紫外線、X線、ガンマ線等の放射線に耐える。X線の半数致死量は$3200$Sv。
ただし、放射線を$1$Sv受けたとき、$1$Kgあたり$0.8$Jのエネルギーを受け取ったことになる。また、ここでの半数致死量とは、実験動物に放射線を浴びせたとき、その半数が死亡する放射線の強さを表す。あとの設問を解くにあたって必要ならば、個体差を考慮することなく、問題文中に提示された数値をそのまま用いてよい。
⑴グルコースがトレハロースに置き換わる化学変化に関連して、
①反応物と最終的な生成物に着目した化学反応式で表せ。
②一般的にトレハロースを含む食品をア〜オからすべて選べ。
ア ビール イ 牛乳 ウ 食パン エ スターフルーツ オ しいたけ
⑵質量$w_1$の乾眠個体の水分量は、体重の$1.0$%であった。ただし、この乾眠個体はクマムシではないことが分かっている。炭素原子、水素原子、酸素原子の質量比$C:H:O=12:1:16$とする。
①この乾眠個体に蓄積されているトレハロースの質量を、$w_1$を用いて表せ。
②この個体が乾眠する前に蓄積されていたグルコースの質量として考えられる最も大きな値を、$w_1$を用いて表せ。
⑶乾眠した$1000$匹のクマムシが宇宙空間に放出され、太陽から$3200$SvのX線を受けた。このあと充分な量の水をかけると再び動き回る個体は約何匹だと考えられるか。最も適切なものをア〜オから1つ選べ。また、そのようになる理由を説明せよ。
ア $0$匹 イ $250$匹 ウ $500$匹 エ $750$匹 オ $1000$匹
⑷乾眠した$1000$匹のクマムシを、$100℃$に沸騰させたお湯の中に入れた。このあと充分な量の水をかけると再び動き回る個体は約何匹だと考えられるか。最も適切なものをア〜オから1つ選べ。また、そのようになる理由を説明せよ。
ア $0$匹 イ $250$匹 ウ $500$匹 エ $750$匹 オ $1000$匹
塩酸と硝酸を体積比$3:1$、もしくは塩酸がさらに多くなるような比率で混合した物質を王水という。王水は非常に強い酸化力を持っており、金や白金でさえも溶解することができる。王水がどのような仕組みで貴金属を溶解するのか、以下では金を例に挙げて考えていこう。
塩酸と硝酸を混合したとき、次の化学反応が起きる。
$$[ A ]$$
この反応により$( Ⅰ )$、水、塩素が発生する。$( Ⅰ )$は非常に強い酸化剤として機能し、イオン化傾向の小さい貴金属も溶解することができる。この物質により、王水に金を入れると、次の化学反応が起きる。
$$[ B ]$$
この反応により、$( Ⅱ )$、テトラクロリド金(Ⅲ)酸が発生する。ただし、テトラクロリド金(Ⅲ)酸は、水溶液中で$H^+$と$[AuCl_4]^−$に電離している。このようにして、王水は金を溶解するのである。
王水の性質を調べるため、以下の【実験1】〜【実験4】を行った。
【実験1】
塩酸と硝酸を混合して放置すると、数秒で無色から橙色に変化した。橙色は徐々に濃くなっていったが、しばらくすると色の変化は見られなくなった。この王水に金を入れたが、ほとんど溶解しなかった。
【実験2】
王水に黄鉄鉱$(FeS_2)$を入れると、黄鉄鉱は溶解し、硫酸と一酸化窒素が発生した。
【実験3】
王水にスズを入れると、スズは溶解し、一酸化窒素と二酸化窒素が発生した。
【実験4】
王水に銀を入れると、銀がわずかに溶解した後、ほとんど反応が進行しなかった。
⑴文章中の$[ A ],[ B ]$に当てはまる化学反応式を答えよ。
⑵文章中の$( Ⅰ ),( Ⅱ )$に当てはまる物質名を答えよ。
⑶【実験1】において、金がほとんど溶解しなかった理由を、塩酸と硝酸の反応による生成物の性質に着目して説明せよ。
⑷【実験2】、【実験3】の化学変化を化学反応式で表せ。
⑸【実験4】において、
①銀が溶解する化学変化を化学反応式で表せ。
②ほとんど反応が進行しなかった理由を、反応による生成物に着目して説明せよ。
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この問題には、必ず最初に解答をしてください。
解答はどんなものでも構いません。もし迷った際は、以下の文章をコピーペーストしても構いません。
「生命、宇宙、そして万物についての究極の疑問の答えは42です」
最初に解答されなかった場合、以降の解答は無効となります。
AさんとBさんが、反発係数e、屈折率√7の壁を境に立っている。今ここで、Aさんが振動数f0の音を出す球を、Aさんは壁に向かって角度θ、初速度v0で斜方投射した。その後、球が壁に対して垂直になった状態で当たった瞬間にBさんが速度wでAさんから離れていく時、Bさんが聴く音の周波数を求めよ。ただし、音速をVとする。
与えられた文字を用いて答えてください。
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① on earth
② for
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④ on
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漢漢漢漢 111漢
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