【理科】千葉県公立入試「鉄と硫黄」の定番──10年変わらぬ『7:4』を武器にする

「またこれか……」

過去問を14年分さかのぼったとき、当研究所は思わずそう感じた。

千葉県公立高校入試の理科では、「鉄と硫黄の化合」が、形を変えて繰り返し出題され続けている。

結論から言おう。

中学理科の範囲で扱う硫化鉄（FeS）においては、「鉄：硫黄 ＝ 7：4」という質量比は不動である。

出題形式が会話文であれ、表であれ、計算であれ、最後に立ち戻るべき「真理」はこれ一つだ。

■ 10年越しで繰り返される「7：4」

論より証拠。当研究所の分析データから、以下の「同系統の出題設計」が確認されている。

• 2013年（前期）： 鉄と硫黄を加熱 $\rightarrow$ 7：4
• 2020年（前期）： 鉄と硫黄を加熱 $\rightarrow$ 7：4
• 2023年： 会話文形式での出題 $\rightarrow$ 結論は 7：4

数字が変わっても比が変わらないのは、作問者の気まぐれではない。

高校化学などの高度な範囲を除き、中学理科で扱う硫化鉄（FeS）の質量比は、原子量に基づき 56：32 ＝ 7：4 で固定されているからである。

そして千葉県入試が好むのは、単に「比を答えさせる」ことではない。この比を使って「過不足（あまり）」を計算させる設計である。

■ 千葉県が好む「過不足」パターン

典型的な出題パターンはこうだ。

「鉄 6.6g と 硫黄 3.6g を反応させた。どちらが何g 余るか。」

この問いでペンが止まってしまう原因は、知識不足ではない。

「迷ったら 7：4 に戻す」という思考の型が身体化していないことにある。

■ 解法の型：まず“片方を使い切る”前提で必要量を出す

本番で迷わないための「解法の型」を伝授する。

【法則】 鉄 ： 硫黄 ＝ 7 ： 4

手順①：硫黄を基準に考える

硫黄 $3.6g$ をすべて使い切るために必要な鉄の質量は？

$$3.6 \times \frac{7}{4} = 6.3g$$

手順②：持っている量と比較する

用意された鉄は $6.6g$。対して、必要なのは $6.3g$。

$$6.6 – 6.3 = 0.3g$$

答え：鉄が 0.3g 余る。

2023年のように数値が変わっても（鉄11.0g、硫黄6.0g）、やるべき手順は全く同じである。

• 硫黄 $6.0g$ に必要な鉄：$6.0 \times \frac{7}{4} = 10.5g$
• 用意された鉄 $11.0g$ $\rightarrow$ 0.5g 余る。

■ まとめ：暗記ではなく「法則＋手順」を武器にせよ

この単元から逃げることはできない。千葉県の出題傾向を見る限り、今後もこの「過不足」を中心に組まれる可能性は極めて高い。

だからこそ、覚えるべきは小手先の数字ではなく、次の“型”である。

【鉄と硫黄・勝利の方程式】

• 硫黄(S)が与えられた $\rightarrow$ 必要な鉄 ＝ $S \times \frac{7}{4}$
• 鉄(Fe)が与えられた $\rightarrow$ 必要な硫黄 ＝ $Fe \times \frac{4}{7}$
• 算出量と用意量の差が「余り」になる

問題文を見た瞬間に、「7：4を使って、余りを計算させる設計だ」と判断できれば、計算迷子は起きない。

「過去問を解く」とは、単なる答え合わせではない。

出題者が好む「型」と、その背後にある「法則」を見抜くことなのである。