平成29年度 I-4-4

解説

この問題で問われていること

乾電池負極材、光ファイバー、ジュラルミン、永久磁石に含まれる主な元素の組合せを選ぶ問題。

解き方

① 材料と元素: 乾電池の負極=亜鉛(Zn)、光ファイバー=石英ガラス(Si)、ジュラルミン=アルミニウム+銅(Cu)、永久磁石=鉄(Fe)を含む
② 負極=Znで①②。光ファイバー=Siで①
③ ①

正解が正しい理由

マンガン乾電池・アルカリ乾電池の負極材には亜鉛(Zn)が用いられる。光ファイバーは石英ガラス(二酸化ケイ素SiO₂)が主成分で、主な元素はケイ素(Si)である。ジュラルミンはアルミニウムに銅(Cu、約4%)やマグネシウム等を加えた高強度アルミニウム合金で、添加される主な元素は銅である。永久磁石には、フェライト磁石やネオジム磁石(Nd-Fe-B系)、アルニコ磁石などがあり、いずれも鉄(Fe)を主成分とする。したがってZn、Si、Cu、Feの組合せである①が正しい。

各選択肢について

• ① 乾電池負極=Zn、光ファイバー=Si、ジュラルミン=Cu、永久磁石=Feの組合せが、各材料の主な構成元素と一致しており、これが正答。
• ② 光ファイバーがCu(銅は電気の導線の材料)、ジュラルミンがSi となっている点が誤り。光ファイバーの主成分はSiO₂、ジュラルミンの添加元素はCuである。
• ③ 乾電池負極がFe、永久磁石がZnとなっている点が誤り。乾電池負極は亜鉛、永久磁石は鉄を主成分とする。
• ④ 乾電池負極がSi、光ファイバーがZn、ジュラルミンがFe、永久磁石がCuとなっており、いずれも誤り。
• ⑤ 乾電池負極がSi、光ファイバーがZn、永久磁石がSiとなっている点が誤り。

覚えるべきポイント

乾電池の負極は亜鉛(Zn)、光ファイバーは石英ガラス(SiO₂)、ジュラルミンはAl-Cu-Mg系合金、永久磁石は鉄(Fe)を含む材料(ネオジム磁石はNd-Fe-B系)という対応を押さえる。