2026年版・2-2

化学：原子の構造と周期表の一問一答

毒物劇物取扱者試験「基礎化学」から、化学：原子の構造と周期表に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験の出題形式は都道府県によって異なりますが、ここでは4択で出題しています。

問12-2

塩素の同位体のうち、原子番号17、質量数37の原子1個に含まれる中性子の数はどれか。

①17
②20
③37
④54

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正解 ②20

解説
原子の中心には原子核があり、原子核は正の電荷をもつ陽子と電荷をもたない中性子からできています。原子番号は陽子の数、質量数は陽子の数と中性子の数の和です。電子の質量は陽子の約1840分の1と非常に小さいため、原子の質量はほぼ陽子と中性子の数で決まります。この陽子と中性子の数の和が「質量数」で、原子のおよその重さの目安になります。中性子の数は、質量数から原子番号を引いて求めます。

計算の手順
中性子の数＝質量数−原子番号
37−17＝20

他の選択肢が不適切な理由
・17：原子番号、つまり陽子の数です。電気的に中性な原子では電子の数も17です。
・37：質量数そのもので、陽子と中性子の合計の数です。
・54：質量数と原子番号を足した値で、原子の構造上は意味のない数です。

覚え方のポイント
元素記号の左上に質量数、左下に原子番号を書く表し方で問われることが多いので、「上が重さ（質量数）、下が番号（原子番号＝陽子の数）」と覚えましょう。天然の塩素には質量数35と37の同位体があり、その存在比から塩素の原子量が約35.5になっています。同位体どうしは陽子の数（原子番号）が等しく、中性子の数だけが異なります。

問22-2

同位体に関する記述として、誤っているものはどれか。

①同位体どうしは、中性子の数が等しい
②同位体どうしは、陽子の数が等しい
③同位体どうしは、質量数が異なる
④同位体どうしは、化学的性質がほぼ同じである

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正解 ①同位体どうしは、中性子の数が等しい

解説
同位体（アイソトープ）とは、原子番号が同じで質量数が異なる原子どうしのことです。原子番号が同じなので陽子の数は等しく、質量数が異なるのは中性子の数が違うためです。したがって「中性子の数が等しい」という記述は誤りです。例えば水素には、中性子をもたない通常の水素（質量数1）、中性子を1個もつ重水素（質量数2）、2個もつ三重水素（質量数3）があります。

他の選択肢が不適切な理由
・陽子の数が等しい：正しい記述です。陽子の数が元素の種類を決めるので、同じ元素の原子であれば陽子の数は必ず等しくなります。
・質量数が異なる：正しい記述です。中性子の数が違う分だけ質量数が異なります。
・化学的性質がほぼ同じ：正しい記述です。化学的性質は主に電子（特に価電子）の数と配置で決まり、同位体どうしは電子の数も等しいため、化学反応の起こり方はほとんど変わりません。

覚え方のポイント
「同位体＝周期表の同じ位置に入る原子」と漢字から意味を思い出しましょう。周期表の同じ位置に入る＝同じ元素＝陽子の数が同じ、という流れです。単体どうしの関係を表す「同素体」とは対象が違うので、「同位体＝原子」「同素体＝単体」と区別して覚えます。

問32-2

硫黄原子（原子番号16）の電子配置として正しいものはどれか。

①K2・L8・M6
②K2・L6・M8
③K8・L2・M6
④K2・L8・M4

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正解 ①K2・L8・M6

解説
電子は原子核に近い内側の電子殻から順に入り、K殻には最大2個、L殻には最大8個、M殻には最大18個まで入ることができます。硫黄原子は原子番号16なので電子を16個もち、K殻に2個、L殻に8個が入って満たされ、残りの6個がM殻に入ります。いちばん外側の電子殻にある電子（最外殻電子）は6個で、これが価電子の数になります。硫黄は酸素と同じ第16族に属し、価電子6個をもつため、電子2個を受け取って2価の陰イオン（硫化物イオン）になりやすい性質をもちます。

他の選択肢が不適切な理由
・K2・L6・M8：L殻が満たされないうちにM殻へ電子が入っています。内側の殻から順に満たすという原則に反します。
・K8・L2・M6：K殻には最大2個しか入れないので、8個入ることはありません。
・K2・L8・M4：電子の総数が14個で、原子番号14のケイ素の電子配置です。

覚え方のポイント
n番目の電子殻に入る電子の最大数は「2×nの2乗」個で、K殻（n＝1）が2個、L殻（n＝2）が8個、M殻（n＝3）が18個です。ただし原子番号19のカリウムと20のカルシウムでは、M殻に8個入ったあとN殻に電子が入る点も合わせて覚えておきましょう。

問42-2

原子とその価電子の数の対応として、誤っているものはどれか。

①ナトリウム：1個
②炭素：4個
③塩素：7個
④ネオン：8個

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正解 ④ネオン：8個

解説
価電子とは、原子がイオンになったり他の原子と結合したりするときに重要な役割を果たす電子で、多くの場合は最外殻電子と一致します。ただし貴ガス（第18族）の原子は、最外殻の電子配置がきわめて安定していて、ほかの原子とほとんど反応しません。そのため、貴ガスの価電子の数は0とします。ネオンは最外殻（L殻）に8個の電子をもちますが、価電子の数は8個ではなく0個です。

他の選択肢が不適切な理由
・ナトリウム：正しい対応です。第1族で価電子は1個です。この1個を失って1価の陽イオン（ナトリウムイオン）になりやすく、水と激しく反応します。
・炭素：正しい対応です。第14族で価電子は4個です。4本の共有結合をつくるので、メタンでは水素原子4個と結合します。
・塩素：正しい対応です。第17族（ハロゲン）で価電子は7個です。電子1個を受け取って1価の陰イオン（塩化物イオン）になりやすい性質があります。

覚え方のポイント
典型元素では「族番号の一の位＝価電子の数」（第1族→1個、第2族→2個、第13族→3個…第17族→7個）ですが、第18族の貴ガスだけは例外で0個です。典型元素のうち「最外殻電子の数」と「価電子の数」が一致しないのは貴ガスだけ（ヘリウムは最外殻電子2個、ほかの貴ガスは8個）と覚えましょう。

問52-2

次の元素のうち、第一イオン化エネルギーが最も大きいものはどれか。

①ネオン
②フッ素
③ヘリウム
④ナトリウム

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正解 ③ヘリウム

解説
第一イオン化エネルギーとは、気体状態の原子から電子1個を取り去って1価の陽イオンにするのに必要なエネルギーです。値が大きいほど電子を取り去りにくく、陽イオンになりにくいことを意味します。周期表の同じ周期では右へ行くほど（貴ガスで最大）、同じ族では上へ行くほど大きくなる傾向があります。ヘリウムは貴ガスであるうえに第1周期にあり、原子核に近いK殻の電子を取り去る必要があるため、すべての元素の中で第一イオン化エネルギーが最も大きい元素です。

他の選択肢が不適切な理由
・ネオン：第2周期の貴ガスで値は大きいですが、同じ第18族でも1つ上のヘリウムより小さくなります。
・フッ素：第2周期で貴ガスのネオンの1つ左にあり、ネオンより小さい値です。フッ素は電子を引きつける性質（電気陰性度）が最も大きい元素です。
・ナトリウム：第1族のアルカリ金属で、第一イオン化エネルギーは小さく、陽イオンになりやすい元素です。

覚え方のポイント
イオン化エネルギーは「周期表の右上ほど大きく、左下ほど小さい」、ただし貴ガスが各周期の最大で、全体の最大はヘリウム、と覚えます。アルカリ金属が陽イオンになりやすく反応性が高いのは、イオン化エネルギーが小さいためです。

問62-2

イオン化エネルギーと電子親和力に関する記述として、誤っているものはどれか。

①イオン化エネルギーが小さい原子ほど、陽イオンになりやすい
②同じ周期では、貴ガスのイオン化エネルギーが最も大きい
③電子親和力が大きい原子ほど、陰イオンになりやすい
④同族元素では、下の周期ほどイオン化エネルギーが大きい

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正解 ④同族元素では、下の周期ほどイオン化エネルギーが大きい

解説
同じ族の元素では、周期表の下へ行くほど（原子番号が大きいほど）原子が大きくなり、最外殻の電子が原子核から遠くなります。原子核が電子を引きつける力が弱まるので電子を取り去りやすくなり、イオン化エネルギーは小さくなります。したがって「下の周期ほど大きい」は誤りです。例えばアルカリ金属では、リチウム、ナトリウム、カリウムの順にイオン化エネルギーが小さくなり、水との反応も激しくなっていきます。

他の選択肢が不適切な理由
・イオン化エネルギーが小さいほど陽イオンになりやすい：正しい記述です。電子を取り去るのに必要なエネルギーが小さいので、陽イオンになりやすくなります。
・同じ周期では貴ガスが最大：正しい記述です。貴ガスは電子配置が安定しており、電子を取り去りにくいからです。
・電子親和力が大きいほど陰イオンになりやすい：正しい記述です。電子親和力は原子が電子1個を受け取って1価の陰イオンになるときに放出されるエネルギーで、大きいほど陰イオンになりやすくなります。ハロゲンで大きな値を示します。

覚え方のポイント
イオン化エネルギーは「陽イオンへのなりにくさ」、電子親和力は「陰イオンへのなりやすさ」を表します。周期表では右上ほど大きい（イオン化エネルギーは貴ガス、電子親和力はハロゲンが大きい）と、位置で覚えると整理できます。

問72-2

周期表に関する次の記述a〜dのうち、正しいものの組合せを選びなさい。
a アルカリ金属は、水素を除く第1族の元素である。
b 遷移元素は、すべて金属元素である。
c 貴ガスは、周期表の第16族に属する。
d 同じ周期の元素は、価電子の数が等しい。

①a、b
②a、c
③b、d
④c、d

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正解 ①a、b

解説
現在の周期表は、元素を原子番号の順に並べ、性質の似た元素が縦の列（族）に並ぶようにしたものです。横の行を周期（第1〜第7周期）、縦の列を族（第1〜第18族）といいます。第1族のうち水素を除いたものがアルカリ金属、第17族がハロゲン、第18族が貴ガスです。第3族〜第12族の元素は遷移元素と呼ばれ、すべて金属元素です（教科書によっては第12族を典型元素に含めて扱うものもありますが、いずれにしても遷移元素はすべて金属です）。以上から正しいのはaとbです。

各記述の正誤
・a 正しい：水素は第1族にありますが非金属元素なので、アルカリ金属には含めません。
・b 正しい：遷移元素は鉄・銅・クロム・マンガンなどで、いずれも金属です。色のついたイオンや化合物が多いのも特徴です。
・c 誤り：貴ガスは第18族です。第16族には酸素や硫黄が属します。
・d 誤り：価電子の数が等しいのは同じ族の典型元素です。同じ周期の典型元素では、右の族に行くほど価電子が増えます。

覚え方のポイント
「縦＝族＝性質が似る」「横＝周期＝電子殻の数が同じ」と区別します。第1族＝アルカリ金属（水素を除く）、第2族＝アルカリ土類金属、第17族＝ハロゲン、第18族＝貴ガスの4つの名前と位置は確実に覚えましょう。

問82-2

次の元素のうち、遷移元素に分類されるものはどれか。

①アルミニウム
②クロム
③カルシウム
④硫黄

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正解 ②クロム

解説
遷移元素は周期表の第3族から第12族（教科書によっては第11族まで）に属する元素で、第4周期以降に現れます。クロムは第6族の遷移元素です。遷移元素はすべて金属元素で、同じ元素でも複数の酸化数をとりやすく（クロムでは+3や+6など）、色のついたイオンや化合物をつくるものが多いという特徴があります。例えば、二クロム酸カリウム（重クロム酸カリウム）は赤橙色、クロム酸カリウムは黄色の結晶で、どちらも毒劇法の劇物です。

他の選択肢が不適切な理由
・アルミニウム：第13族の典型元素です。金属ですが遷移元素ではなく、酸にも強塩基にも溶ける両性金属として知られます。
・カルシウム：第2族の典型元素（アルカリ土類金属）です。
・硫黄：第16族の典型元素で、非金属元素です。

覚え方のポイント
典型元素は第1・2族と第13〜18族、遷移元素はその間にはさまれた第3〜12族と、周期表の形で覚えます。典型元素は同じ族で価電子の数がそろい性質がよく似るのに対し、遷移元素は横に隣り合う元素どうしも性質が似ていることが多い点も特徴です。鉄・銅・銀・クロム・マンガンは遷移元素、と代表例を押さえましょう。

問92-2

アルゴン原子と同じ電子配置をもつイオンはどれか。

①ナトリウムイオン
②フッ化物イオン
③塩化物イオン
④マグネシウムイオン

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正解 ③塩化物イオン

解説
典型元素の原子は、電子を失ったり受け取ったりして、原子番号が最も近い貴ガスと同じ安定な電子配置のイオンになりやすい性質があります。アルゴン（原子番号18）の電子配置はK殻2個・L殻8個・M殻8個で、電子の総数は18個です。塩素原子（原子番号17、電子17個）は電子を1個受け取って塩化物イオンになると電子が18個になり、アルゴンと同じ電子配置になります。

他の選択肢が不適切な理由
・ナトリウムイオン：ナトリウム原子（電子11個）が電子1個を失ったもので、電子は10個です。ネオンと同じ電子配置です。
・フッ化物イオン：フッ素原子（電子9個）が電子1個を受け取ったもので、電子は10個です。ネオンと同じ電子配置です。
・マグネシウムイオン：マグネシウム原子（電子12個）が電子2個を失った2価の陽イオンで、電子は10個です。ネオンと同じ電子配置です。

覚え方のポイント
イオンの電子の数は「原子番号−陽イオンの価数」または「原子番号＋陰イオンの価数」で求めます。第3周期の陰イオン（塩化物イオン・硫化物イオン）と第4周期の陽イオン（カリウムイオン・カルシウムイオン）はアルゴン型、第2周期の陰イオンと第3周期の陽イオンはネオン型、と周期表の位置で見分けましょう。

問102-2

原子の構造に関する記述として、正しいものはどれか。

①原子核は陽子と電子からできている
②陽子と中性子の質量はほぼ等しい
③電子1個の質量は陽子1個とほぼ等しい
④中性子は正の電荷をもっている

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正解 ②陽子と中性子の質量はほぼ等しい

解説
陽子と中性子の質量はほぼ等しく、どちらも電子の約1840倍の質量をもっています。原子の質量のほとんどは原子核に集中しており、陽子と中性子の数の合計（質量数）が原子のおよその重さを表すのはこのためです。原子核の大きさは原子全体の約10万分の1ほどしかなく、その周りを電子が取り巻いています。原子全体としては、陽子の数と電子の数が等しいため電気的に中性です。

他の選択肢が不適切な理由
・原子核は陽子と電子からできている：原子核は陽子と中性子からできています。電子は原子核の外側の電子殻に存在します（ふつうの水素原子の原子核は陽子1個だけで、中性子をもちません）。
・電子1個の質量は陽子1個とほぼ等しい：電子の質量は陽子の約1840分の1で、非常に小さいものです。
・中性子は正の電荷をもつ：中性子は電荷をもちません。正の電荷をもつのは陽子、負の電荷をもつのは電子で、陽子と電子の電荷の大きさは等しくなっています。

覚え方のポイント
「陽子＝＋・重い」「中性子＝電荷なし・重い」「電子＝−・とても軽い」の3つを表にして覚えます。原子番号＝陽子の数、質量数＝陽子＋中性子の数、原子の電子の数＝陽子の数、という3つの関係もセットで使えるようにしましょう。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。