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Chemistry Senior High

解法を確認したいです。よろしくお願い致します。

(ハ) 次の文章を読み、 下の設問 (1), (2) に答えよ。 図1のように、連続的に供給される溶液を沸騰させ、蒸気と溶液に分離するフ ラッシュ蒸留プロセスがある。 エタノールと水の混合液は加熱器で約100℃に加 熱され、調圧器で大気圧 (1.01×10'Pa)に戻されて、気液分離塔へ送り込まれ る。 気液分離塔では、蒸気と液体の間に平衡(気液平衡) が成立しており,ここ で蒸気と液体が分離される。 液体は気液分離塔の下部から缶出液として取り出さ れる。 蒸気は気液分離塔の上部から取り出され、冷却塔で冷却されて,すべて液 体となり。 留出液となる。 次のページの表1には、 エタノール-水混合液とその蒸気が 1.01 ×10' Pa で 平衡になっているときの, 蒸気中と液中のエタノールのモル分率〔%〕の一般的 なデータを示した。 (1) エタノールをモル分率15%含む水溶液を100mol/sの速度 (エタノールと 水の総量の速度)で供給し, フラッシュ蒸留したところ, 留出液がモル分率 47%のエタノールを含んでいた。 1秒間に得られる留出液の物質量(エタ ノールと水の総量) [mol] を有効数字2桁で答えよ。 ただし、 気液分離塔内 は常に 1.01 × 103Paに保たれており, 気液分離塔内に滞留するエタノールと 水の物質量は常に一定である。 また, 蒸気および液中のエタノールの濃度も常 に一定である。 7.5ml (2) 得られた留出液を再び原液としてフラッシュ蒸留プロセスで処理すれば,さ らに高いエタノール濃度をもつ留出液が得られる。 この操作を繰り返すことで. 得られる液体のエタノールのモル分率は, ある限界値まで上がっていく。 表 1 のデータを参考に, その限界値を有効数字2桁で示せ。 89%

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Science Junior High

(5)の答えは、ウになるのですかなぜそうなるのか分かりません💦 教えて頂けると嬉しいです!🙏🙇‍♀️

【CさんとY先生の会話】 Cさん: 表 I から, 液体 (i) 中のエタノールの割合は,蒸留前の混合溶液 中のエタノールの割合よりも ① [ア 大きく イ 小さく〕なった ことが分かりました。 また、液体、(i) () を比べると, 液体 を集め始めたときの温度が②〔ウ 高い I 低い〕 液体の方が、 エタノールをより多く含んでいたことも分かりました。 これは、水と エタノールで沸点が異なることが影響しているのでしょうか。 : Y先生 その通りです。 実験では,水の沸点よりも低い温度で混合溶液の沸と うが始まり、先に発生していた蒸気ほど, 水よりも沸点の低いエタノ ールを多く含んでいたと考えられます。 Cさん:多く含んでいたということは, 蒸気になっていたのはエタノールだけ ではなかったのですね。 先生: はい。 混合溶液が沸とうすると, 水図Ⅲ とエタノールは同時に蒸気になり ます。 このとき沸とうしている混合溶液 中のエタノールの質量の割合と,蒸 気中のエタノールの質量の割合の 関係は,図Ⅲのようになることが知 られています。 Cさん:では,例えば沸とうしている混合溶 液中のエタノールの質量の割合が 60%のとき, 蒸気中のエタノールの 質量の割合は約70%になるのです ね。 Y先生: その通りです。 次に、その蒸気を氷 水で十分に冷却すると、エタノール の質量の割合が70%の液体に変化 します。 これは、エタノールの蒸気 も水の蒸気もすべて液体になるた めです。 質量の割合(% 蒸気中のエタノールの [%] ダ 100 80 60 40 ル 20 00 0 20 40 60 80 100 沸とうしている混合溶液中の エタノールの質量の割合〔%〕 (3) 上の文中の① [ [] ②[ 〕から適切なものをそれぞれ一つずつ選び、 記号で答えなさい。 (4) 液体 (i) 1.0cm²をはかりとり、質量を測定したところ, 0.88g であっ た。このとき, 液体 (i) 中のエタノールの質量の割合は何%か。 エタ ノールの密度を0.80g/cm3, 水の密度を1.0g/cm² として求めなさい。 答 えは小数第1位を四捨五入して整数で書きなさい。 ただし, 水とエタノー ルの混合溶液の体積は、 混合前の水とエタノールの体積の和と等しいもの とする。 (5) 水とエタノールの混合溶液を蒸留し、得られた液体をさらに蒸留すること

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Chemistry Senior High

(6)の答えが、エタノールとベンゼンであるのが分かりません。 (イ)の操作で、エステル化の可逆反応で生じたエタノールも除去されないのですか? エステル化の可逆反応で生じた安息香酸や水はどうなってますか? 実験の順序もいまいち分かりません。

図のような装置を組み, 200mLの丸底フラスコに 10g の安息香酸,50mLのエタノール, 5mLの濃硫酸 を入れ,水浴上でガスバーナーを用い, 穏やかに, 混合液 が沸騰するように1時間加熱した。 反応液を室温まで放冷した後, 分液漏斗に移し,水 70mLとベンゼン 40mL を加え、よく振った後, 下層液 を流し出し,この液は廃液入れに捨てた。 747 分液漏斗中に残った液体に, 飽和炭酸水素ナトリウ ム水溶液 30mL を加え, 気体が発生するので注意して振 り混ぜた後,下層液を100mL ビーカーに流し出し集め た。この集めた液体に濃塩酸を少しずつ加えたところ, 白い固体が生成した。 固体が生 じなくなるまで濃塩酸を加えた後,この固体を集め、 よく乾燥し,質量を測定したとこ ろ 3.9g であった。 分液漏斗中に残った液体を三角フラスコに移し, ²) 無水硫酸ナトリウムを少量加え, しばらく放置後, 固体をろ別した。 ろ液を水浴上で液体が留出しなくなるまで加熱した。 残った液体の沸点が高いため, 減圧下でこの液体を蒸留したところ, 化合物Aが 3.5g 得られた。 (オ) (1) 図に示したように, フラスコ中に沸騰石を入れる目的を述べよ。 (2) 下線(ア)で濃硫酸を加える目的を述べよ。 (3) 下線(イ)の操作は,何を目的とした操作か。 その目的を述べよ。 (4) 下線(ウ) 炭酸水素ナトリウム水溶液を加える目的を述べよ。 (5) 下線(エ)で無水硫酸ナトリウムを加える目的を述べよ。 (6) 下線(オ)で留出してくる液体は何か。 構造式あるいは示性式で示せ。 玉入りコンデンサー ・水 -ゴム栓 丸底フラスコ ・沸騰石 一水浴 ・三脚 ガスバーナー

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