2021年度 海陽中等教育学校・特別給費過去問【理科】大問1解説

プラスチックについてさまざまな問題について、次の各問いに答えなさい。

 プラスチックは、軽量で透明性があり、密封性が高い素材で、製造コストも安いことから、多くの製品に使われています。代表的なプラスチック製品として、まずペットボトルについて考えましょう。ペットボトルのペット(PET)とは、ポリエチレンテレフタラート(ポリエチレンテレフタレート)の略で、プラスチックの種類の一つです。日本では、PET素材の製品には必ず識別表示マークをつけることが義務づけられています。

問1
図1は、あるペットボトル飲料のラベルです。マークが2つついており、このマークからボトル(本体)はPET素材、キャップとラベルはPET以外の素材からできていることがわかります。ただし、出題の都合上、画像を加工しています。

それぞれの図形で囲まれた内部には字(文字または数字)が入ります。
マークを完成させなさい。デザインにこだわる必要はありません。

問2
食品トレーなどにも別のプラスチックが使われています。
ある食品トレーに、図2に示すような材質表示マークが付けられていました。
この食品トレーの素材は何ですか。次のなかから選びなさい。

ア:ポリエステル イ:ポリ塩化ビニル
ウ:ポリスチレン エ:ポリプロピレン

問3
ペットボトルのキャップは、一般にポリプロピレンというプラスチックでできています。開封前は1つに見えるキャップも、開封することによってキャップ部分とリング部分に分かれます。

ペットボトル本体とキャップの素材が異なっているのに、リサイクルに問題はないのでしょうか。
(1)
通常、ペットボトルのリサイクルにおいては、ラベルとキャップは外して集めますが、リングは残っています。これはリサイクル工場において簡単に分けることができるからです。どのようにしてペットボトルとリングを分けているでしょうか。方法を考えなさい。なお、リサイクル工場ではまずプラスチックを細かくくだきます。

(2)
「ペットボトルキャップを集めてワクチンを送ろう」という運動があります。「エコキャップ運動」ともいいます。これは、キャップもリサイクルにより再生プラスチック原料となるため、売却して得たお金でワクチンを購入しているからです。
 キャップ何個でワクチンが購入できるか計算してみましょう。あるペットボトルのキャップの重さを測ったところ、2.66gでした。ペットボトルキャップとしてのポリプロピレンは、1kgあたり15円で売却されており、ワクチンは1人分は20円とします。同じキャップで何個以上集めると1人分のワクチンが購入できるでしょうか。整数で答えなさい。税金や送料などは考えません。

 

 飲料はいろいろな容器に入れて売られていますが、最も多く見かけるのはペットボトル入りでしょう。持ち運びがしやすいことが最も大きな理由ですが、一方で、持ち運びをさせにくくするために、あえてペットボトルに入れない飲料もあります。

問4
ペットボトルを水筒代わりにして飲んでいる人もいるでしょう。ところが、未開封のペットボトルを開封後、口を付けて飲んだものを一部残し、常温あるいは炎天下に置いておくと大変なことになります。
 ここに、Aミネラルウォーター、Bオレンジジュース、Cスポーツドリンク、D緑茶、E麦茶が入ったペットボトルがあります。口を付けて一部を飲み、飲み残しを炎天下に8時間置いておいた後、細菌の増殖の程度を調べます。
(1)
結果とその理由は、次のうちどれになるでしょうか。
B、C、Eについてそれぞれ選びなさい。同じものを何回選んでもかまいません、
ア:細菌のえさになる栄養が豊富であるから、細菌が増殖する。
イ:液性がアルカリ性であり、細菌が生息しやすい環境のため、増殖しやすい。
ウ:液性が酸性であり、細菌が生息しにくい環境のため、増殖しにくい。
エ:ふくまれている成分に抗菌作用があり、細菌の増殖をある程度抑えてくれる。
オ:細菌のえさになるものがほとんどふくまれていないため、細菌はあまり増殖しない。

(2)
A~Eの中に、答えがエになるもの、つまり抗菌成分をふくむものがあります。
その抗菌成分を何といいますか。次のなかから選びなさい。
ア:イソフラボン イ:ソラニン ウ:テトロドトキシン エ:ポリフェノール

(3)
緑茶、麦茶、紅茶、ウーロン茶の中で、種類がちがうものを1つ答えなさい。
また、他の3つの共通点を答えなさい。

 

 牛乳やビールは、ペットボトル入りで売られているのをあまり見かけないでしょう。
 牛乳は、細菌のえさになる栄養が豊富で細菌が増殖しやすいため、一度で飲みきれない量の場合は、あえて持ち運びがしにくい紙パックで売ることになっています。
 ビールは、ペットボトルの性質の問題です。かんやびんにはない弱点があるため、ビールをペットボトル入りで売ると賞味期限が短くなってしまうのです。
 ペットボトルは無色透明です。これは、PET素材には色がつけられないからではありません。色をつけることはできるので、昔は着色されたペットボトルもありましたが、リサイクルの際に不純物となって、再生資源としての価値が下がるため、着色しない取り決めになったのです。色をつけたいときは代わりにラベルに色をつけています。必要があれば、光を通さないラベルを用意することは簡単です。

問5
文章中の下線部について、ペットボトルがもつ、かんやびんにない弱点とは何でしょうか。
次の空欄〔 1 〕・〔 2 〕にあてはまる言葉を答えなさい。

ペットボトルはわずからながら〔 1 〕を通すため、飲料が〔 2 〕しやすい。
そのため、〔 2 〕防止剤が添加されていたり、〔 1 〕を通しにくい加工がされている。

問6
みなさんの学校給食の牛乳は、紙パックでしょうか、それともびん入りでしょうか。
それぞれに利点と欠点があります。

表中のBに入る、紙パックと比べたときのびんの欠点を考え、書きなさい。
Aについては答える必要はありません。

 

 2015年9月の国連サミットで採択されたSDGs(持続可能な開発目標)は、2016年から2030年の15年間で達成するためにかがげた17の目標(ゴール)、169のターゲットです。目標には、「貧困をなくそう」「気候変動に具体的な対策を」などがあります。

問7(1)
「SDGs」の読み方をカタカナで書きなさい。

(2)
持続可能なという意味を表す単語は、次のうちどれですか。
ア:サーマル イ:サスティナブル ウ:セキュア エ:ソサエティ

 

 SDGsの目標の一つ、「海の豊かさを守ろう」について考えます。海岸に流れ着いたごみは目につきますが、海の中にもさまざまなプラスチックごみが存在しています。大きなものもあれば小さなものもあり、ういているもの、水中をただようもの、しずむものなどさまざまです。海底にはレジ袋(ポリ袋)などのプラスチックごみが大量にしずんでいると言われています。

問8(1)
プラスチックは、自然界の中で時間がたつにつれてこわれ、小さくなっていきます。
5mm以下になったプラスチック片のことを何といいますか、答えなさい。

(2)
これらのプラスチックごみが、海洋生物にあたえる影響にはどのようなものがあるでしょうか。
考えられることを書きなさい。

 

 プラスチックごみを減らすには、プラスチックのリサイクルがかかせません。
プラスチックのリサイクルには3つの方法があります。
・マテリアルリサイクル…廃プラスチックを原料としてプラスチック製品に再生する。
・ケミカルリサイクル…化学的に分解することで、化学原料に再生する。
・サーマルリサイクル…固形燃料にしたり、焼却したりして熱として回収する。
 日本では、サーマルリサイクルの割合が最も高くなっています。プラスチックはもともと〔 3 〕からできているので、燃やすと高い熱が発生します。こみ焼却炉でごみを燃やすとき、生ごみなど水分の多いごみは燃えにくく温度が下がるため、プラスチックをまぜて燃やすことで高温にし、発がん性物質である〔 4 〕の発生を抑える効果もあります。発生した熱は温水プールや施設の暖房などに利用されています。

問9
上の文章中の空らん〔 3 〕・〔 4 〕にあてはまる言葉を答えなさい。

 

 2020年7月よりプラスチック製買物袋(レジ袋)の有料化が始まりました。お店が商品をレジ袋に入れてわたすときには、レジ袋を有料で販売しなくてはなりません。ただし、例外的に配布できるレジ袋もあります。
・厚さが0.05mm以上の袋で、くり返し使用できることが明記されたもの
・海洋生分解性プラスチックの配合率100%の袋
・バイオマスプラスチックの配合率25%以上の袋
 バイオマスとは、生物由来の資源で、石油などの化石資源以外のものです。バイオマスプラスチックには生分解性プラスチックとしての性質をもつものがありますが、レジ袋などに用いられるバイオポリエチレン製の袋は、一般に生分解性はありません。

問10
プラスチックごみによる環境汚染の削減のために始められたレジ袋有料化ですが、生分解性のないバイオマスプラスチックの袋でも、有料化の対象外になっている(環境負荷が小さい)のはなぜだと考えられますか。カーボンニュートラルの視点から書きなさい。


@解説@
問1:下図参照

中学入試ならではのマーク問題(‘ω’)
左がペットボトル、右がプラスチック製容器包装。
教材にもでてくるが、生活知識は家庭でも取り入れたい。

問2:ウ
プラスチックの細かい種類が狙われた:;(∩´_`∩);:ヒドイ
ポリスチレン(PS)は弁当やカップ麺の容器に使われる。

ポリエチレン(PE)はスーパーのポリ袋やポリバケツなど。
ポリ塩化ビニル(PVC)は消しゴム、おもちゃ、合皮、水道管など。
ポリプロピレンは(PP)は本のコーティング、食品の包装、家電や自動車の部品など。
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)はコンタクトレンズ、光ファイバー、水族館の水槽など。

ポリエステル(PEs)は服のタグで見たことあると思う。
以上の内容は高校化学で習います。。

問3①:密度がPETよりも小さく、ポリプロピレンよりも大きい液体に入れて、
液面に浮かんだリングを回収する。
*サイエンス番組や本で見た人には有利だが、他校でも出題されている。

液体の密度より大きいと沈み、小さいと浮く
密度の違いで物質をふるい分ける点を指摘すれば正解◎
ラベルの分離は難しいようなので、きちんと外してから捨てましょう(‘Д’)ノ

②:502個
ワクチン1人分の値段は20円。
これに相当するポリプロピレンの量は1000×20/15g。
キャップ1個が2.66gだから、÷2.66でキャップの個数に変換する。
1000×20/15÷2.66
=200000/399=501.2→502個
約500個を集めて、20円のワクチンがようやく1つ買える。

問4①B-ウ、C-ウ、E-ア
理科の知識で解けなくもないが、難しい(;`ω´)
口を付けると唾液に含まれる細菌が飲料にうつる。
・Bオレンジジュース
果糖やブドウ糖→糖だから細菌のえさ?にいってしまうと間違える。

オレンジジュースは酸味がある。細菌は酸に弱く、増殖しにくい

・Cスポーツドリンク
甘味が勝るのでわかりにくいが、実はこれも酸性で細菌が増殖しにくい…。

左がアクエリ、右がポカリの原材料名。
拡大してよ~くみると、クエン酸、ビタミンC、酸味料、アミノ酸と書かれてある。
ラベルもチェックしましょう(´゚ω゚`;)

・E麦茶
麦茶は酸性ではない。(中性に近い)
麦→デンプン→細菌のえさ→増殖。

 宇都宮市より。口をつけて半分程度飲んだ麦茶を30℃の容器に放置したときの細菌の個数。
6時間までそれほど増えていないが、時間が経つたびに増えている。
 
オレンジジュースとスポーツ飲料。かなり減っているw( ゚Д゚)w
D緑茶はカテキンの殺菌・抗菌作用が働いている。

ミルクコーヒーやばい(;´Д`)縦軸の桁が違う。

ちなみに、Aミネラルウォーターはコーヒーのような激増はしないものの、
水道水と違い、塩素がないので抗菌作用は無い。

(2)エ
抗菌成分の具体的な名称を選ぶ。小6男子にはムズくないか?(´~`)
正解はポリフェノール。光合成で作られる抗酸化物質の総称で植物の色素や苦味成分である。
チョコレートやコーヒー、ワインのCMやテレビ番組で耳にしたことがあると思う。
イソフラボンは大豆に含まれるポリフェノールの一種。緑茶のカテキンもポリフェノール。

ソラニンはジャガイモの芽に含まれる毒。
テトロドトキシンはフグの毒
🐡

(3)麦茶、共通点―同じ茶葉からできる。
*サボは大人になって読んだ雑学の本で同じものだと知りましたョ(・Д・)
麦茶は大麦。他3つはチャノキとよばれる植物

QuizKnockのページに3つの違いが整理されていました。発酵の違いだそうです。
摘んだ茶葉をすぐ釜で炒って発酵を止めると緑茶。
発酵が中程度でウーロン茶。茶葉が茶色になるまで発酵させると紅茶。
発酵の差だけでこんなに味に差がでるんですね・・。

問5:1-空気、2-酸化
ここもなかなか厳しい(笑)
サボは2番から考えました。
飲食物に添加される〇〇防止剤といえば、酸化防止剤
食品が酸素と結びついて酸化してしまうと、風味や色合いがあせてしまう。
ビタミンCなどの酸化防止剤が食品に代わって酸化することで、食品自体の酸化を防止する
ということは、『ペットボトルはわずかながら( 1 )を通す』は空気となる。
液体を入れる容器でさえ空気を通している。知らないとなかなか思いつきにくい。

問6:輸送コストがかかる。
『びんは重いので』→重量が大きいと運ぶのが大変。
フードマイレージでも輸送重量(トン)×輸送距離(キロ)の話がでてくるので、
ビンが重い点が輸送の問題であると想像しやすい。

問7①エスディージーズ
読み方が直球で問われる⊂(^ω^)⊃
テレビでも盛んに言われている。
2001~2015年の15年間に達成すべきMDGs(ミレニアム開発目標)があって、
2016~2030年までの15年間に達すべきSDGsはその後継にあたる。

朝日新聞より。2030年までに達成すべき17の目標。
覚える必要はないが、ざっと見ておきたい。

②イ
SDGs『Sustainable Development Goals
;持続可能な開発目標
サスティナブル(Sustainable)持続可能な。トレンドワードで受験英語にも出てくる。
従来の環境保全施策は経済活動の抑制を強調する形で行われていたが、
自国の開発を進めたい開発途上国を中心に異議が出た。
そこで、将来世代に負担をかけないような地球環境の保全や維持をしながら、
現役世代による経済活動を保障する考えを『持続可能な開発』という。

サーマル(thermal)…熱の。後半の設問に出てくるサーマルリサイクルのサーマル。
セキュア(secure)…安全な。名詞がセキュリティ(
security;安全)。
ソサエティ(society)…社会。形容詞はソーシャルディスタンスのソーシャル(social;社会的な
)。

問8①マイクロプラスチック
プラごみ問題の対策は必須。
紫外線や波の影響で細かくなったプラスチック片のこと。

②体を傷つけたり、付着した有害物質が体内で蓄積されることで
海洋生物が死んでしまい、生態系を壊してしまう。
*プラごみ問題の被害。ぜひともおさえておきたい。

WWFより。クラゲと間違えてポリ袋を食べてしまうウミガメ。
プラスチック製品やマイクロプラスチックを直接、口に入れてしまう他、
これらを食べたえさを食べたり、エラ呼吸を通じて体内に入る。
海洋生物がプラスチックを食べると消化器官をつまらせたり、傷がついてしまう。
また、マイクロプラスチックは細かくなる過程で表面が凸凹しており、
有害物質を吸着しやすいので、汚染の媒介になっているといわれている。
体内で分解されないと生物濃縮が起こり、人間の健康被害につながるおそれもある。

問9:3-石油、4-ダイオキシン
プラスチックは石油化学製品の1つ。
原油を精製して得られるナフサを原料とする。
ごみの焼却で発生する発がん性物質といえばダイオキシン
プラスチックを混ぜて高温で焼却するとダイオキシンも分解できるので、その発生を抑止できる。

問10:過去に光合成で大気中の二酸化炭素を吸収した量を加味すると、
燃焼時に発生した二酸化炭素の量は実質的にプラスマイナスゼロとみなせるから。
*カーボンニュートラルを記述すればいいが、整理していないとなかなか書きにくい。

@バイオマス発電@
生物資源(bio)の量(mass)を用いた発電方法。
その発電方法は3つある→みるみるわかるEnergy
直接燃焼する方法。熱分解でガスを発生させる方法。
そして、醗酵で生じたメタンガスを発生させる方法。
いずれも他の発電と同じく、タービンを回して電気を生産する。
サツマイモを微生物の力で醗酵させ、バイオマス発電をしているところがあるらしい…。

燃焼でも醗酵でも温室効果ガスは発生してしまうが、
バイオマスがエコだといわれるゆえんはカーボンニュートラルの考えが根底にある。
これは現役であったときに光合成で大気からCO2を吸収していたので、
燃焼でいくらかCO2を発生させてもトータルで考えればプラスマイナスゼロになるとみなし
実質的なCO2の増加にはつながらないと考える
石油や石炭といった化石燃料もその起源は生物に由来するといわれるが、
炭素が生体に取り込まれた時代が太古の昔であり、
燃焼で現代の大気に解き放してしまうと無視できないほどの量になるので問題視されている。
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