AP 化学 FRQ: 自由回答の質問に答える方法

自由回答の質問を練習することは、AP Chemistry のスコアを向上させるためにできる最善の方法の 1 つです。自由回答セクションで優れているだけでなく、内容をよく理解しているため、多肢選択問題も簡単に解けるようになります。

この記事では、試験の自由回答セクションについてすべて説明します。 AP Chemistry FRQ を解く方法についてのヒントをいくつか提供し、最近の試験のサンプル問題をいくつか取り上げて、それがどのようなものかを感じてください。

AP 化学の自由回答セクションの形式は何ですか?

AP 化学試験の自由回答セクションは、他のほとんどの AP テストの自由回答セクションよりも長く、解釈しなければならない計算や実験が多数含まれているため、怖く感じられます。

あなたができる最も重要なことは、冷静さを保ち、各質問に集中して系統的にアプローチし続けることです。テストの準備をしっかりと整え、常識を働かせれば、見た目ほど怖くもなく、難しくもありません。

自由回答セクションの形式の概要は次のとおりです。

105分（1時間45分）
電卓の使用許可
合計7つの質問
3 つの長文回答はそれぞれ 10 ポイント相当
4 つの短答はそれぞれ 4 ポイント相当
回答の長い質問が常に最初に来ます。

次のスキルがテストされます (AP 化学カリキュラムの任意のトピックに関連付けられている可能性があります)。

実験計画
実際のラボデータを分析してパターンを特定し、現象を説明する
観察を説明するために分子や原子の図を作成または分析する
データの異なる表現間の変換
論理的な手順に従って問題を分析し解決する

それはすべて理にかなっていますが、これらの長くて複雑な質問を正確にどのように解決するのでしょうか?次のセクションでは、 AP Chemistry FRQ に取り組む方法について、段階的なガイドを説明します。 。

AP 化学の自由回答質問の解き方

自由回答セクションでは戦略を立てることが重要です。 私の最初のアドバイスは、質問を順番に解く義務を感じないことです。 セクションの最初に数分 (5 ～ 10 分以内) かけてすべてに目を通し、どの質問に最初に取り組むかを決定します。自分の強みから始めるのが最善です。そうすれば、最後には難しい質問にもっと時間を費やすことができます。

自由回答の長い質問には最大 20 分、自由回答の短い質問には最大 10 分を費やす必要があります。 逃がさないように時間に注意してください！自由回答の質問を解決するために実行する必要がある基本的な手順をいくつか示します。

ステップ 1: 知っていることを理解する

まず、質問から得られる情報を評価します。質問のさまざまな部分を検討するときに、導入部分に埋め込まれたデータを何度も抽出するのは混乱を招く可能性があります。 質問の横に指定された値を書き留めて、必要なときに簡単にアクセスできるようにすると、作業が簡単になります。 また、質問を読み始めたときに混乱したり圧倒されたりしないように、説明されている実験を (少なくとも一般的なレベルで) 理解するのに時間をかける必要があります。

ステップ 2: 質問を掘り下げる

質問の各部分について、指示を読み、次のことを自問してください。

何か計算する必要がありますか?

必要な方程式 (該当する場合) を決定し、書き留めます。 前のステップで抽出した数値と、質問のこの部分で指定された数値に基づいて、必要な計算を実行します。 ぜひあなたの作品を見せてください！ 計算を消去せずに、すべてを再確認して、単位が正しいこと、および答えが論理的に意味をなしていることを確認してください。

質問はあなたの答えを正当化または説明することを求めていますか?

もしそうなら、 しないでください これらの指示は無視してください。多くの場合、回答を適切に説明できた場合にのみ得点が得られます。あなたの回答を裏付ける具体的な証拠を使用してください（ここで話しているのは確かなデータです）。たとえ何かがあなたにとって明らかなことであっても、確実にポイントを獲得できるように、できるだけ明確に説明してください。

図を描く必要がありますか?

次のセクションで説明する自由回答の質問ではどちらもこれを必要としませんが、一部の質問では図を描くよう求められます。例えば：

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このような質問に答えなければならない場合は、できるだけ明確に答えるようにしてください。 確信が持てない場合は、最初に答えを紙切れに書き出して、最終的な成果物がきれいで明確になるようにしてください。 ちなみに答えはこうです。

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ステップ 3: 再確認

質問を振り返って、何かを見逃したり、説明を省略したりしていないかを確認してください。 各部分を読み直し、回答の結果に直接結び付けて、可能な限りすべてのポイントを獲得してください。

また、それぞれの答えをどのように見つけたかを詳しく説明し、最初に見逃した奇妙な間違いがないか確認する必要があります。

ついに、 適切な単位を再度確認してください。 単位変換のエラーは、よくある愚かな間違いであり、問題を正しく処理する方法を知っていれば、本当に本当にイライラさせられます。

ミリリットルをリットルに換算するのを覚えていますか?

AP 化学 FRQ の例

saの解決プロセスを進めます 各タイプの質問が豊富なので、テストがどのようなものかをよりよく理解できます。 これらの質問は、最初は複雑で圧倒されるように見えますが、落ち着いて系統的に分析していけば、それほどひどいものにはならないことに注意してください。

長い自由回答のサンプル質問

2014 年試験の長文自由回答問題のサンプルを次に示します。

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ここには大量の情報があるので、最初から始めましょう。短いイントロからわかることは、 0.20 M 50 mL のプロパン酸サンプルの pH は、摂氏 25 度で 2.79 です。 酸が水とどのように反応するか、そしてこの反応によってどの生成物が生成されるかを示す方程式もあります。

これで、パート (a) に取り組む準備が整いました。

共役酸塩基対は方程式のどこにあるでしょうか?この答えとしてリストできる可能性のあるペアは 2 つあります。

CH ₃CH ₂COOH（酸）とCH ₃CH ₂COO ^-（ベース）

または

H30 ⁺(酸)およびH ₂0 (ベース)

最初の化合物はプロパン酸であり、反応によって水素原子が失われると、方程式の右側にある塩基性化合物が生成されることがわかっています。逆に、方程式の前半の水は塩基であり、プロパン酸から水素原子を受け取ると酸になります。

この点を理解するには、各化合物にどれが酸でどれが塩基であるかを示すラベルを付ける必要があります。 必ず説明書をよく読んでください。そうしないとポイントが失われる可能性があります。これだけでは言い表せません。

パート (b) に進みましょう。

Kの値は何ですか _ある質問に示された温度でのプロパン酸の場合? K の方程式にいくつかの値を代入するだけです。 _ある、テスト用の公式シートに記載されています。

うーん、似ていますね H のモル濃度がわからないため、まだ値を代入することはできません。 ₃0 ⁺ 、これは [H ⁺] 方程式のスポット。 数式シートの別の方程式を使用して、その値を見つけることができます。

これはつまり：

-pH = log[H ⁺】
10 ^-pH= [H ⁺】
10 ^-2.79= [H ₃0 ⁺】
1.6×10 ^-3 M = [H ₃0 ⁺】

この値は、 Hのモル濃度 ₃0 ⁺CH のモル濃度に等しい ₃CH ₂COO ^-。 水素原子は 1:1 の比率で除去および追加されるため、方程式によってそれぞれ同じ量が生成される必要があります。 この新しい情報を武器に、K に戻ることができます。 _ある方程式:

値を入力してみましょう。

K _ある= [H ₃0 ⁺][CH ₃CH ₂COO ^-] / [CH ₃CH ₂クー]
K _ある= (1.6 x 10-3 M )(1.6×10-3 M )/0.2 M
K _ある= (1.6 x 10-3 M ） ²/0.2 M
K _ある= 1.3 × 10 ^-5

パート (b) では、合計 3 ポイントを獲得できます。

[H を正しく解くための 1 つ] ₃0 ⁺】
1 つは K に適切な値を代入するためのものです _ある方程式
K を解決するための 1 つ _ある正しく

さて、パート (c) です。

ああ、くそー、これは部品の中に部品があります。慌てないで;あなたはこれを得ました。正誤プラス解答解説だけです！この種の質問に対する説明は非常に重要です。 解答の説明が不十分な場合は、解答自体が正しくても得点は得られません。 この問題では、解答と解説ごとに 1 ポイント、合計 2 ポイントを獲得できます。

パート (i):

溶液中では、NaOH からの OH イオンが CH と反応します。 ₃CH ₂COOHから水とCHを生成 ₃CH ₂COO ^-同様に（加水分解反応）：

等価の新しい塩基性化合物が形成されるため、得られる溶液の pH は 7 より大きくなります。 つまり、私は 嘘だよ！

パート (ii):

2 つの酸溶液の pH が同じで、1 つは塩酸を使用し、もう 1 つはプロピオン酸を使用した場合、最初の溶液の HCl のモル濃度は必然的に低くなりますか?

HCl は溶液中で完全にイオン化する強酸ですが、プロピオン酸は部分的にのみイオン化します。 同じモル濃度の H を生成するために必要な HCl のモル数が少なくなります。 ₃0 ⁺プロピオン酸溶液と同等の pH レベルに達します。 これは本当です！

質問の次の部分では新しいシナリオが提示されているので、追加された説明から学んだことを確認してみましょう。 そこで、学生は、プロパン酸の「謎の溶液」 (劇的な演出のために追加された謎の波線) 25 mL を 0.173 M NaOH で滴定し、20.52 mL の NaOH を加えた後に滴定の終点に達しました。

次はパート (d) です。

この情報に基づいて、パート (d) では次のことを求められます。 プロパン酸のモル濃度を調べます。

初め、 何モルのNaOHが溶液に入れたでしょうか? これは、NaOH 溶液の総量にそのモル濃度を掛けることで求められます。

(0.02052 L NaOH) x (0.173 mol NaOH / 1 L NaOH) = 3.55 x 10 ^-3モル

合計 3.55 x 10 ^-3１モルのＮａＯＨを溶液に加えた。 この時点で滴定は当量点に達しましたので、それは次のことを意味します。 添加するNaOHのモル数は、元の溶液中のプロパン酸のモル数と同じでなければなりません。 分けたら 3.55×10 ^-3プロパン酸モル 元の溶液中の酸のリットル数によって、モル濃度が得られます。

3.55 x 10-3 mol プロパン酸 / 0.025 L プロパン酸 = 0.142 M

この部分に関しては、 当量点での酸のモル数を正しく計算すると 1 ポイント、正しいモル濃度を提供すると 1 ポイントを獲得できます。

パート (e) は、新しい実験に関する批判的思考の質問です。

生徒は、pK を持つ酸の溶液の濃度を計算するために別の指示薬を使用する必要がありますか? _ある4.83?私たちのKに基づいて _あるパート b の計算では、式シート上の式の 1 つを使用して pK を計算できます。 _ある元のプロピオン酸の値を求め、2 つの値を比較します。

PK _ある= -logK _あるPK _ある= -log(1.3 x 10 ^-5）
PK _ある= 4.89

2つのpK _ある4.83 と 4.89 の値は互いに非常に近いため、 新しい滴定では別の指示薬を使用する必要はありません。 正しい応答は次のとおりです 学生の主張には同意しません。 主張に同意しない場合は、ここで 1 ポイントを獲得します そして その理由を説明すると、2 つの pK を直接比較するための 2 番目のポイントが得られます。 _ある価値観。

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短い自由回答のサンプル質問

これも 2014 年の試験からの短い自由回答の質問のサンプルです。

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ご覧のとおり、「短い」質問は実際にはそれほど短くありませんが、長い質問ほど複雑ではありません。理解すべき情報はそれほど多くなく、質問の各部分はより直接的です。この質問の各部分は 1 ポイント (合計 4 ポイント) の価値があります。応答には正しい答えが含まれている必要があります そして ポイントを獲得するための正しい理由と方法!

パート (a) から始めます。

これは PV = nRT に関する質問です。 COのモル数が欲しいので ₂、 n について解いています。 P は 1.04 atm、V は 1.00 L、R は気体定数 (0.08206 L atm mol) ⁻¹K ⁻¹)、T は 1100 K です。

n = PV/RT
n = (1.04 atm)(1.00 L)/(0.08206 L atm mol ⁻¹K ⁻¹)(1100K)
n = 0.0115 モル CO ₂

パート (b) に進みます。

実験 1 では、CaCO の元のモル数 ₃50.0 g / (100.09 g/mol) に相当します。 100.09 g/mol という数値は、化合物内の元素の原子量を合計することによって計算されました。 この計算により、0.500 mol CaCO が得られます。 ₃合計。

すべてが分解した場合、パート a で計算した CO のモル数は次のようになります。 ₂生成される量も 0.500 mol ですが、わずか 0.0115 mol でした。 この矛盾は、学生の主張が間違っていることを意味します。

次に、パート (c) に取り組みましょう。

さらにガスを容器に加えて圧力が 1.5 気圧まで上がったらどうなるでしょうか? その後は1.04気圧に戻るでしょうか？

両方の実験で平衡に達し、最終圧力は 1.04 atm になりました。 反応は、反応物に向かって移動することによって、追加されたガスに適応するだけです。 過剰なCOが排出されると、圧力は平衡値の1.04気圧に戻ります。 ₂消費されました。 最終的な圧力は依然として 1.04 atm に等しくなります。

最後に、パート (d) に答えます。

Kを見つけられるでしょうか _p私たちが与えられた情報で？はい！ COの圧力 ₂この実験では、平衡定数は平衡時のガスの圧力であるため、平衡定数も決定されます。 反応に関与する気体は 1 つだけであり、その平衡圧力はすでにわかっています。つまり、定数の値もわかっています。

K _p= 1.04

AP 化学の自由回答形式の質問を練習する方法

前年度の AP Chemistry FRQ (およびその解決策) は、College Board サイトで見つけることができます。 試験は 2014 年に最後に大幅に変更されました (自由回答の質問は 6 問から 7 問になり、方程式のバランスを取るだけを求める質問はありません)。そのため、2014 年以降の試験は期待できる内容を最も正確に表現していることに留意してください。テストで見るために。 最新の質問と回答の説明へのリンクは次のとおりです。

2014 年から 2019 年までの AP 化学の自由回答質問

また、 2021 FRQ とその採点ガイドライン。

これらの質問にアクセスするためにログインは必要ありません。オンラインで利用できるすべての AP Chemistry 模擬テストとクイズをリストした私の記事もチェックしてください。。実際の試験の問題をモデルにした自由回答問題を含む非公式の模擬テストがさらにいくつかあります。

body_calculator とpen.webp 練習するときは電卓を使用してください (実際のテストの自由回答セクションには電卓が用意されています)。ただし、羽ペンは絶対に使わないでください。この画像のその部分は無関係であり、不可解です。

結論

自由回答セクションは、ほとんどの学生にとって AP 化学試験の中で最も難しい部分です。 うまくやるには、コースで取り上げられるすべての主要な概念を深く理解し、それらをさまざまな実験シナリオに適用できる必要があります。 これらの質問のほとんどは難しそうに見えますが、一度に 1 つのステップを踏み、小さな部分に分割すれば対処できます。

自由回答形式の質問の解決方法を確認します。