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2019年宮城県公立高校入試〜理科〜
以下、2019年宮城県公立高校入試の理科の過去問題と解説です。
中1地学（大地の変化）
以下、2019年宮城県公立高校入試の理科の中1地学（大地の変化）の問題です。
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解答
以下、解答です。
1．解答：火山噴出物
（解説）
火山噴出物は、火山砕せつ物、溶岩、火山ガスの3つに分けられます。
■火山砕せつ物
さらに、火山砕せつ物は以下のように区別されます。
・すでに固まっている：火山岩塊（大きさ 64mm〜）・火山れき（大きさ 2〜64mm）・火山灰（大きさ 〜2mm）
・まだ固まっていない・特別なかたちがある：火山弾（大きさ 2mm〜）、火山灰（大きさ 〜2mm）
・まだ固まっていない・小孔が多い：軽石（大きさ 2mm〜）、火山灰（大きさ 〜2mm）
■溶岩
マグマが地表に流れ出たものを溶岩といいます
■火山ガス
主に水蒸気と二酸化炭素でできている気体です。
高温の火山ガスと火山灰が混ざって、高速で斜面を下る現象を火砕流といいます。
2．解答：イ
（解説）
離れた地点どうしの地層の中に、共通に見られる目立った地層が含まれているとき、その地層を目印として、その地域の地層の広がりを把握することができます。
このときに目印とする地層をかぎ層といいます。
かぎ層として、短期間に広範囲に堆積する火山灰の層（凝灰岩の層。火山灰や軽石などが堆積した岩石を凝灰岩という）や、示準化石の層などが用いられます。
柱状図や露頭を題材にした入試問題は、かぎ層として凝灰岩の層を手がかりにすることで、大概は解くことができます。
3．解答：ア
（解説）
火山灰に付着した汚れを取り除くことで、顕微鏡で観察しやすくなります。
よって、最も適切な操作は、選択肢アです。
選択肢イについて。
酢酸カーミン溶液・酢酸オルセイン溶液・酢酸ダーリア溶液を用いるのは、体細胞分裂の観察実験でです。
酢酸カーミン溶液・酢酸オルセイン溶液・酢酸ダーリア溶液は、細胞核にある染色体を染めることで、細胞核や染色体が観察しやすくなります。
細胞核や染色体は、酢酸カーミン溶液では赤色に、酢酸オルセイン溶液では赤紫色に、酢酸ダーリア溶液では青紫色に染まります。
細胞核や染色体は、酢酸により固定（細胞の化学反応を停止させ、生きていた状態に近いまま維持する）されるので、酢酸カーミン溶液・酢酸オルセイン溶液・酢酸ダーリア溶液のみでも固定が可能です。
4．解答：X（ア）、Y（エ）、Z （オ）
（解説）
マグマが冷え固まった岩石を火成岩といいます。火成岩は数種類の鉱物からなり、それらの鉱物を造岩鉱物といいます。
火成岩の造岩鉱物は、セキエイ・チョウ石・クロウンモ・カクセン石・キ石・カンラン石の6種類からなります。
造岩鉱物は、白色または透明の無色鉱物と、黒っぽい色をした有色鉱物に分けられます。
セキエイ・チョウ石は無色鉱物、クロウンモ・カクセン石・キ石・カンラン石は有色鉱物です。
無色鉱物であるセキエイは不規則なかたちをしており、チョウ石は決まった方向に割れます。
有色鉱物であるクロウンモも同様に、決まった方向に割れます。
かたちについては、教科書の図を参照してください。
鉱物Xは不規則なかたちをした無色鉱物であることから、セキエイであることが分かります。
鉱物Yは長い柱状のかたちをした有色鉱物であることから、カクセン石であることが分かります。
鉱物Yは不規則なかたちをした有色鉱物であることから、カンラン石であることが分かります。
5．解答：火山灰Aの方が無色鉱物の割合が高いため、もとになったマグマの粘り気が強かったと考えられるから
（解説）
火山のかたちは、マグマの粘性によって決まります。
マグマに二酸化ケイ素が多く含まれると、粘性が高くガスが抜けにくくなり、爆発的噴火を起こし、火山のかたちは溶岩ドームとなります。マグマが冷え固まった岩石（火成岩）の色は、二酸化ケイ素の割合が大きいため白っぽくなります。
マグマ含まれる二酸化ケイ素の割合が低いと、粘性が低くガスが抜けやすいため、穏やかな噴火となり、火山のかたちは盾状火山となります。火成岩の色は、二酸化ケイ素の割合が低いため黒っぽくなります。
マグマ含まれる二酸化ケイ素の割合が中間だと、火山のかたちは成層火山となります。
火山灰は、元はマグマからできているので、火成岩と同じ土俵で考えることができます。
火成岩や火山灰は、造岩鉱物でできています。
火山灰に無色鉱物のセキエイ・チョウ石が多く含まれると白っぽい色となりますが、このとき二酸化ケイ素の割合も高くなります。
逆に、有色鉱物が多く含まれると黒っぽい色となりますが、このとき二酸化ケイ素の割合は低くなります。
以上の知識を元に、解答例のような回答が得られます。
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中2化学（物質の成り立ち）
以下、2019年宮城県公立高校入試の理科の中2化学の問題です。
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解答
以下、解答です。
1．解答：ウ
（解説）
アのエタノール（C2H5OH）、イの塩化銅（CuCl2）、エの炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）は純物質かつ化合物です。
物質は、純物質と混合物に大別され、純物質はさらに単体と化合物に分けられます。
単体とは1種類の元素からなる物質で、水素（H2）などが該当します。
化合物とは2種類以上の元素からなる物質で、炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）などが該当します。
混合物とは、複数の化合物が含まれた物質で、石油などが該当します。
石油の精製により、エタノールなどが得られます。
2．解答：Fe＋S→FeS
（解説）
解答のとおりです。
解答の式を化学反応式、化学反応式を構成する物質を化学式といいます。
電離式とイオン式の違いも抑えましょう。
気体である塩化水素が水にとけた塩酸（HCl）の電離式は、以下のとおりです。
HCl→H+＋Cl–
上の式を電離式、電離式を構成するイオンをイオン式といいます。
3．解答：エ
（解説）
解答のとおりです。
実験器具の使い方を、教科書を読んで暗記しましょう。
4．解答：①（ア）②（オ）③（エ）
（解説）
試験管Aでは、鉄と硫黄の（発熱）反応により、硫化鉄が得られます。
試験管Aから試験管Bに移した硫化鉄に塩酸を加えると、硫化水素が発生します。
硫化水素は、卵の腐ったような臭いがします。気体の色は無色です。
有色の気体として、塩素（黄緑色）を覚えましょう。
試験管Cには、鉄と硫黄が未反応の状態で存在しています。
試験管Cに塩酸を加えると、硫黄とは反応しませんが、鉄とは反応し水素が発生します。
水素の発生法として、亜鉛・マグネシウムと塩酸を加える、水・塩酸の電気分解を抑えましょう。
5．解答：硫化銅の質量の方が0.05g大きい。
（解説）
まず、以下の2つの化学反応式において、質量比を覚えましょう。
・鉄と硫黄の化合
Fe＋S→FeS（質量比 7(Fe)：4(S)：11(FeS)）
鉄（Fe）1.50gと硫黄（S）0.80gが過不足なくすべて反応したとき、
① 硫黄0.80gがすべて反応した場合
質量比から、鉄と硫黄が過不足なくすべて反応するのに必要な質量は
硫黄（S）：質量比4→（×0.20）→質量0.80g（質量比1が0.20g）
鉄（Fe）：質量比1が0.20gより質量比7で0.20×7＝1.40g
です。
実験で用いた鉄の質量は1.50gより、硫黄がすべて反応した場合、鉄が0.10g（1.50g – 1.40g＝0.10g）余ります。
この結果、硫化鉄が2.20g（鉄1.40g＋硫黄0.80g）生じます。
② 鉄1.50gがすべて反応した場合
鉄（Fe）の質量比7、硫黄の質量比4より、
鉄と硫黄が過不足なくすべて反応するのに必要な硫黄の質量は
1.50g×4/7 ≒ 0.86g
実験で用いた硫黄の質量は0.80gより、鉄がすべて反応するのに硫黄が約0.06g不足するので不適です。
・銅（Cu）と硫黄（S）の化合
Cu＋S→CuS（質量比 2(Cu)：1(S)：3(CuS)）
銅（Cu）1.50gと硫黄（S）0.80gが過不足なくすべて反応したとき、
① 硫黄0.80gがすべて反応した場合
質量比から、銅と硫黄が過不足なくすべて反応するのに必要な質量は
硫黄（S）：質量比1→（×0.80）→質量0.80g
銅（Cu）：質量比1が0.80gより質量比2で0.80×2＝1.60g
です。
実験で用いた銅の質量は1.50gより、硫黄がすべて反応するのに銅が0.10g不足するので不適です。
② 銅1.50gがすべて反応した場合
質量比から、銅と硫黄が過不足なくすべて反応するのに必要な質量は
銅（Cu）質量比2で1.50g
硫黄（S）質量比1より1.50g/2＝0.75g
です。
実験で用いた硫黄の質量は0.80gより、銅1.50gがすべて反応した場合、硫黄が0.05g（0.80g -0.75g＝0.05g）余ります。
この結果、硫化銅が2.25g（銅1.50g＋硫黄0.75g）生じます。
以上より、生じた硫化鉄（2.20g）と硫化銅（2.25g）の質量を比較すると、硫化銅の質量の方が0.05g大きいことが分かります。
やや難しい問題ですが、比例式の使い方が分かっていれば、この問題は暗算ですぐに解けます。
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中3生物（生命の連続性）
以下、2019年宮城県公立高校入試の理科の中3・生物の問題です。
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解答
以下、解答です。
1．解答：採取する範囲の条件をそろえて比較する必要があるから
（解説）
常識問題です。
この調査では、50cm×50cm＝2500cm2の面積あたりに含まれる土壌動物の数を調査しています。
2．解答：分解者
（解説）
例えば食物連鎖の炭素の循環において、生産者である植物が一次消費者の草食動物に食べられ、草食動物は二次以上の高次の消費者である肉食動物に食べられます（有機物の流れ）。
生産者である植物は、気孔から呼吸をして二酸化炭素を排出し、光合成により酸素を排出します。
草食動物と肉食動物は、呼吸により二酸化炭素を排出します。
植物、草食動物、肉食動物の死がいや排出物（有機物）は、分解者により二酸化炭素や窒素化合物といった無機物に分解されます。
分解者は、土の中の小動物・菌類・細菌類などが該当します。
土の中の小動物は、落ち葉や動物の死がいを食べるものに限られ、トビムシ・ミミズ・ダンゴムシなどがあります。
菌類とは、体が菌糸という細胞でできており、胞子で増える生物で、カビやキノコなどがあります。
細菌類とは、分裂して増える単細胞生物で、大腸菌や乳酸菌やナットウ菌などがあります。
3．解答：節足動物
（解説）
生物はまず、背骨の有無で分類されます。
背骨があるのがセキツイ動物（魚類・両生類・ハチュウ類・鳥類・ホニュウ類）、
背骨がないのが無セキツイ動物です。
無セキツイ動物は、まず外骨格の有無で分類し、次に外とう膜の有無で分類します。
外骨格があるのが、節足動物です。
節足動物はさらに、バッタなどの昆虫類、クモなどのクモ類、エビなどの甲殻類、ムカデなどの多足類に分類されます。
外とう膜があるのが軟体動物で、イカやアサリなどが該当します。
外とう膜がない動物は、ウニやヒトデなどの棘皮動物、クラゲやサンゴなどの刺胞動物です。
4．解答：（1）Aグループ、（2）調査地Q。調査地Qからは、21種類の土壌動物が採取され、調査地Pとともに3つの調査地のうちで最も多い。さらに調査地Qは、環境変化の影響を受けやすいAグループの種類の数が、調査地Pよりも多いから。
（解説）
（1）
国語の問題で、理科の知識が無くても解ける問題です。
問題文に「調査地Sでは、植樹後10年目に樹木の一部を伐採する間伐が行われ」とあり、調査地Sは自然環境の変化が起こっています。
そして表2を見ると、Aグループの種類の数が0になっています。
調査地Pと調査地Sは、同じ工場敷地内にあり条件が同じということから、
間伐などの自然環境の変化を受けやすいのはAグループであることが分かります。
（2）
解答例のとおりです。
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中3物理（運動とエネルギー）
以下、2019年宮城県公立高校入試の理科の中3・物理の問題です。
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解答
以下、解答です。
1．解答：①5[N]、②20[cm]、③仕事の原理
（解説）
定滑車では力の向きを変えられますが、加える力の大きさと移動距離は変わりません。
動滑車は、定滑車と同じく力の向きを変えられますが、加える力の大きさが半分に、移動距離は2倍になります。
定滑車で1kg（1000gより10N）のおもりを10cm（0.1m）引き上げたことから、手がおもりにした仕事の大きさは10N×0.1m＝1Jで、おもりは1Jの位置エネルギーを持ちます。
動滑車で1kg（1000gより10N、加えた力は半分の5N）のおもりを20cm（0.2m）引き上げたことから、手がおもりにした仕事の大きさは5N×0.2m＝1Jで、おもりは1Jの位置エネルギーを持ちます。
定滑車を使った場合も動滑車を使った場合も、仕事の大きさは1Jと同じです。
このように、同じ仕事をするとき道具を使っても使わなくても変わらないことを、仕事の原理といいます。
2．解答：ウ
（解説）
仕事率[J/s]とは、単位より1秒間あたりにした仕事の大きさで、
仕事率[J/s]＝仕事の大きさ[J]÷時間[s]
で表されます。仕事率の式ではなく、単位を覚えましょう。
次に、実験Ⅲの仕事率を調べます。
手が加えた力の大きさは10N（5N＋5N）、移動距離は20cm（0.2m）より、
仕事の大きさは10N×0.2m＝2Jです。
ゆえに、仕事率（C）は2J/5s＝0.4J/sです。
実験Ⅰの仕事率（A）は1J/2s＝0.5J/s、実験Ⅱ（B）の仕事率は1J/3s≒0.3J/sより、
仕事率の大きさの順は、B＜C＜Aとなります。
3．解答：
（1）
（2）1.6[倍]
（解説）
（1）
3力のつり合いの問題です。
2力の合力は解答のとおりとなり、合同な2つの正三角形ができます。
ゆえに、2力および2力の合力の大きさは等しいです。
（2）
合同な2つの正三角形ができるので、3力の大きさは等しいと暗記していても、（1）は解けます。
しかし（2）は、それでは解けません。
ここで（1）の場合を詳しく見ていきましょう。
まず、左右のひもがP点を引く力の大きさは、5Nで一定です。
そして、P点がひもを引く力の大きさは、左右のひもがP点を引く力の分力を足したものです。
上図のように直角三角形を作ると、1:2:√3の直角三角形が得られるので、
1本のひもがP点を引く力の分力の大きさは、5N×1/2です。
ゆえに、2本のひもがP点を引く力の大きさは、5N×1/2＋5N×1/2＝5N×1/2×2＝5N、となります。
2本のひもがP点を引く力の大きさは、手がP点を引く力とつり合います。
この考え方に基づき、（2）の図を見てましょう。
△PRLはPL＝PRの二等辺三角形より、点Pから線分LRに引いた垂線は線分LRの垂直二等分線となります。
得られた直角三角形の長さから、3:4:5の直角三角形であることが分かります。
ゆえに、1本のひもがP点を引く力の分力の大きさは、5N×4/5、
2本のひもがP点を引く力の大きさは、5N×4/5＋5N×4/5＝5N×4/5×2＝8N、となります。
2本のひもがP点を引く力の大きさは、手がP点を引く力とつり合います。
図5の手がP点を引く力の大きさは5Nから、図6の手がP点を引く力の大きさは図5の1.6倍（8N÷5N）となります。
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