高 2: 化学で状態と平衡を学ぶ

「化学」は標準 4 単位で、原則として化学基礎を学んだ後に学びます。内容は、物質の状態と平衡、物質の変化と平衡、無機物質の性質、有機化合物の性質、化学が果たす役割の 5 つです。高 2 と高 3 に分けて学ぶ学校もあり、単元の順や時間数は学校によって異なります。

高 2 から文系・理系のコースに分かれる学校では、コースによって学ぶ理科が変わります。分け方は学校ごとに違いますが、例えば下の図のような形があります。

大学入学共通テストでは、理科の 5 つの出題科目のうち、受験者が最も多いのが『化学』です。令和 8 年度は 18 万 1,584 人が受けました。理学部や工学部のほか、薬学部・農学部・医学部など、化学の知識を使う学部は幅広くあります。

コースを選ぶときは、志望する学部の入試で、理科のどの科目が必要かを募集要項で確かめます。迷っている人は、担任や理科の先生と一緒に、いくつかの大学の募集要項を見比べると判断しやすくなります。

「物質の変化と平衡」の前半では、化学反応と熱・光、電池、電気分解を学びます。反応で出入りする熱は、エンタルピー変化 ΔH という量で表します。熱を出す反応では ΔH がマイナス、熱を吸う反応ではプラスになります。

反応の熱は、反応の道すじによらず、最初と最後の状態だけで決まります(ヘスの法則)。そのため、直接は測りにくい反応の熱も、測れる反応の熱の足し算と引き算で求められます。解説は、ヘスの法則を使って実験を計画し、求めた値を文献の値と比べる探究を例に挙げています。

例えば、固体の水酸化ナトリウムを水に溶かすときの熱は、水の温度の上がり方から求められます。これと、水溶液どうしの中和の熱を組み合わせると、固体を塩酸で直接中和したときの熱も計算で確かめられます。水酸化ナトリウムは皮膚を傷めるので、保護めがねと手袋を着けて扱います。

電池と電気分解も、同じ単元で学びます。乾電池・鉛蓄電池・リチウムイオン電池・燃料電池などのしくみを、酸化還元反応として説明します。熱も電気も、反応する物質の mol と結びつけて考えるのが、この単元のコツです。

高 2 の化学は、計算の多い理論の単元と、物質の性質を学ぶ無機物質の単元が続きます。無機物質では、典型元素を周期表の族ごとに整理し、遷移元素としてクロム・マンガン・鉄・銅・亜鉛・銀を学びます。下の図は、高 2 の 1 週間の例です。

無機物質は、ばらばらに覚えるより、周期表の位置と結びつけると整理しやすくなります。例えば、ハロゲンの単体は、周期表の上にあるものほど、ほかの物質から電子を奪う力(酸化力)が強くなります。解説も、ハロゲンの単体の酸化力の違いを調べる実験を例に挙げています。

計算では、有効数字と単位をそろえる習慣が大切です。気体の状態方程式では、圧力を Pa、体積を L、温度を K(セルシウス温度に 273 を足した値)にそろえてから代入します。単位を書いたまま計算すると、どこで取り違えたかがすぐに分かります。

授業の外では、日本化学会などが開く化学グランプリがあります。高校生以下ならだれでも参加でき、毎年「海の日」に全国の会場で一次選考があります。翌年の国際化学オリンピックの代表候補に推薦されるのは、中学 3 年生と高校 1・2 年生の参加者などです。高校 3 年生は代表候補になれないので、目指すなら高 2 までが勝負です。