✏26【岐阜大】2⃣5⃣有機
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高校全学年
2⃣シクロ化合物の歪みの問題。
難問はないが、エンタルピー計算でミスしやすい。
5⃣油脂の構造推定。計算が少し手前だが、ステアリン酸とリノール酸と分かればすんなりかと。けん化価、ヨウ素価は理解されていること前提。
ノートテキスト
ページ1:
2
次の文章を読み, 以下の問1から問に答えよ。
(配点比率 医: 25%, 教育・工・応生: 20%)
ベンゼンは, 6個の炭素原子が正六角形で結合した平面構造をとっており,炭素原子間の結合の
(a)
長さはすべて等しい。 ベンゼンに水素を完全に付加させると,シクロヘキサンが生成し, 208kJ/mol
の発熱を生じる。 同様に, シクロヘキセンに水素を付加させたときの発熱は, 120kJ/mol である。
もし、ベンゼンが「3つの二重結合を含む炭素原子6個の環状分子」 だと仮定すると、理論的な発
熱は ア kJ/mol と予想できるため、 実際の発熱量とは大きく異なっていることがわか
る。すなわち, ベンゼンのもつエネルギーは, 「3つの二重結合を含む炭素原子6個の仮想の環
状分子」のもつエネルギーよりも、 イ kJ/mol ほど ウ {小さい|大きい } このよう
な性質は芳香族性とよばれ, ベンゼン環の二重結合を形成するとみなされる電子が, 6個の炭素
原子全体で共有されることによってもたらされている。 このような特徴から, ベンゼンは不飽和
化合物でありながら, アルケンのような付加反応は起こりにくい。 例えば,シクロヘキセンは,
(b)
室温で臭素と容易に反応するが, ベンゼンと塩素,あるいはベンゼンと臭素を反応させるために
(c)
は,光や触媒などが必要になる。
シクロヘキサンも6個の炭素原子をもつ環状分子であるが, その構造はベンゼンとは大きく異
なる。 メタンは I 構造をとり, I の重心に炭素原子が, 各頂点に水素原子が位
置している。これは,共有電子対どうしの反発力がオ{最小 最大 } となるとき,分子が最
も安定な構造になるためである。 シクロヘキサンも, メタンと同じ立体構造の炭素原子が6個つ
ながって環状構造を形成している。 この場合, すべての結合角がほぼ109.5° となるような立体
構造がとれるため, 立体的なひずみはほとんどない。一方で, シクロプロパンやシクロブタン
(d)
は,炭素原子間の結合角が, メタンの109.5° よりも大幅にカ {小さく|大きく} 結
合角がひずんだ環状構造になっている。 ひずみが大きい構造をもつ分子ほど不安定になり,反応
しやすい。例えば,シクロプロパンは臭素と反応して開環する。
'
(f)
問1.
ア
イ
'
えよ。 ウ
オ
I にあてはまる適切な語句または数字をそれぞれ答
カ には,あてはまる適切な語句を [ }内か
ら選び、それぞれ答えよ。 ただし, 数字は有効数字3桁で答えよ。
問2. 下線部(a)について, メタンの炭素一水素結合, エタンの炭素-炭素結合, エチレンの炭素
-炭素結合の長さは, それぞれ0.109 nm, 0.154 nm, 0.134nm である。 ベンゼンの炭素・
原子間の結合の長さとして最も近いものを,以下の①~⑤から一つ選び, 番号で答えよ。
① 0.100 nm
② 0.120nm
(5)
0.160nm
3 -
0.130nm
④ 0.140nm
ページ2:
問 3. 下線部(b), (c)に関する以下の反応について, 生成物の構造式を表紙の図にならって示せ。 (1) シクロヘキセンと臭素の反応 (2)紫外線下におけるベンゼンと塩素の反応 (3) 鉄粉存在下でのベンゼンと臭素の反応 問 4.下線部(d), (e), (f)について, シクロアルカンの燃焼エンタルピーを用いて, シクロヘキサ ンに対するシクロプロパンおよびシクロブタンの不安定性や反応性を考える。 以下の問いに 答えよ。ただし,計算結果は小数第1位を四捨五入した値で答えよ。 (1) シクロプロパンとシクロブタンの構造式を, 表紙の図にならってそれぞれ示せ。 (2) シクロプロパンが完全に燃焼する化学反応式を記せ。 シクロプロパンは, C,Hm のよう に表記すること。 (3)(2)の燃焼エンタルピーは2091 kJ/mol であることがわかった。 同様に,シクロヘキサ ンの燃焼エンタルピーは-3953kJ/mol である。これらの値を炭素原子の数で割り, -CH2-1mol あたりの燃焼エンタルピーを比較することで, 相対的な不安定性を見積も ることができる。 ひずみのないシクロヘキサンのエネルギーを0としたとき, シクロプロ パンは-CH2-1mol あたりどの程度不安定化しているか,そのエネルギー差 [kJ/mol] を求めよ。 (4) シクロヘキサンに対して, シクロブタンは-CH2-1mol あたり 28 kJ/mol 不安定化し ている。 シクロブタンの燃焼エンタルピー[kJ/mol] を求めよ。 (5) シクロプロパンと臭素の反応について,生成物の構造式を, 表紙の図にならって示せ。 4
ページ3:
②(その) 120×3) PA1 3360 (26 岐阜大) 360-208 イ 132 ウ小さい 正四面体 最小小さく ☆ 問 ④〃134と ④ 〃134と0.154の間 しこくく C- C < PL Ha 問(1 エ (2) ✓ H a C M. C H B ・Br číce C -H (3) Br - 11 M 1 d H
ページ4:
H H Hи (2) 2 (その2) 174 (1 ☆ (2) 今こ \ C "I にけ - - H c-h 2C3Ho+902→6COz+6H20 (3)〇の-CT2-1mo|エンタルダー Co C3 -3953 = -658.8345/mo) 6 △のco/holエンタルボー -2021-69713/al (-697)-(-658.83) = -38.17 kJ fol 差は38KJ/mail (4) 12エット28/1不定より -3983 = -658.8365/1 -658.83-28=-686.83KJ/mol C4より-686.83×4=-2747.326/m) (5)開する P-C BC とー Br H 2
ページ5:
5 次の文章を読み,以下の問1から問7に答えよ。 (配点比率 教育・工・応生:20%) 一般に卵黄には質量比で油脂が約65%, リン脂質が約30%, コレステロールが約4%含まれ る。 卵黄の成分からコレステロールを純度よく分離することを考える。 油脂およびコレステロー ルはアセトンに可溶であり, リン脂質は比較的難溶である。 この溶解性の差を利用すると卵黄に アセトンを加えることで不溶物としてリン脂質を分離することができる。 ここで分離したアセト (a) ンに可溶な成分をアルカリ性水溶液で ア すると油脂は脂肪酸成分と イ に分解 する。 その後、アセトンを除去し, 大量の水を加えたあと, 分液漏斗を使用したエーテル抽出操 作を行う。 これにより,エーテルに易溶なコレステロールをエーテルに可溶な不純物と共に分離 し、油脂を除去することができる。 コレステロールが溶解しているエーテル層を分離してエーテ ルを除去する。 これにメタノールを加えて加熱しコレステロールを溶解させ, 放冷すると白色針 (b) 状結晶が析出する。 これをろ過により分離することでその他の不純物を除くことができ, コレス テロールが得られる。 このように少量の不純物を含む物質を溶媒に溶かし, 溶液から再び目的物 質を析出させて精製する操作を ウ という。 問1. ア ~ ウ にあてはまる適切な語句をそれぞれ答えよ。 問 2. 下線部(a)に関して,この実験操作でエーテル層にコレステロールを取り出し, 油脂を除去 すことができる理由を答えよ。 問 3. 下線部(b)に関して, コレステロールはメタノール100gに20℃で1.0g, 80℃で24g溶 けるとする。 80℃でのコレステロールのメタノール飽和溶液100gを20℃に冷却して析出 する結晶の質量〔g〕 を求めよ。 この際の計算過程も示せ。 問4.脂肪酸 X と Y がある比で構成された油脂Aのヨウ素価は57 であった。 この油脂Aに含 まれる炭素-炭素二重結合の数を答えよ。 脂肪酸 X: CH (CH2)16COOH 脂肪酸 Y : CH (CH2),CH=CH(CH2)2CH=CH(CH)。COOH 問5. 油脂 A の構造異性体の構造式をすべて示せ。 なお炭素鎖はC17 H31-, または C17H35-と示 せ。不斉炭素が存在する場合は不斉炭素の右上に * を付せ。 問 6. シスートランス異性体, 鏡像異性体を含めた油脂A がとり得るすべての異性体の数を答え よ。 -11-
ページ6:
問 7. 1.00gの油脂Aをすべて ア よ。 計算過程も示せ。 する際に必要な水酸化カリウムの質量 (mg) を求め -12- -
ページ7:
55 (その1)
☆★
3 けん化 グリセリン 再結晶
(加水分解)
問2 油脂は水に可溶な脂肪酸塩に
けん化され、コレステロールはエーテルに
可溶なため、
問3 折出するコレステロールをxgとすると
24-10
700+24
x
析出量は
=
100
←え別溶液(
**
PA4
x=19g
M
8847
Xステアリン 284
ソリノール 280
284x2
+280
=
100×254
xn
57
02/1.98
n = 211}{
として...
)からそよより
+92-18×3
3
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5(その2) thĆ 問6 C = C 0 HC-o-c-Ci7H35 台 H (*_ 0-2 - CIM HS5 - HC. H C 0 h 0-C-617435 台 O-C- C17 HS1 H35 Mc - 0 - 2 - Cin Hsi mc-o- & - Cin Hist C=C H31 C C=C C = C シス シス シス シス シス 4 トラ シス 4 トラ シス トラ トラ シス + トラ トラ トラ トラ x = 4×2=8 こに個 問7 SM =56×3×1000 Almolにkort3nd 油脂AのM=886g/mlより 必要。 g mg S = 565/21/×3× 1000 ×1000にする 886 = 190mg 4
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フルクトースはケトースであるが、 フェーリングと混合、加熱するとすぐに 反応して褐色沈殿を生じる。 また、以下の実験結果1.2が知られている。 実験結果 フルクトースがフェーリング液と反応して赤褐色沈殿を生じる速さ では、アルドースであるグルコースとほぼ変わらない。 とんど生じない。 実験結果2 以下の化合物C, D. Eそれぞれをフェーリング液と反応させる と、 C.Dからは赤褐色沈殿が生じるが、Eからは赤褐色沈殿はほ 化合物に CH₂ 素原子数の 基が結合した分子 グルコースなどの 同じCHO の分子式 ノシトールは、シクロヘキサ が付いた分子であり、単糖ではな )をもつアルドースと、ケトン構造(カル れいずれも塩基性水溶液中で加熱すると 生成する に不安定で酸化されや スが thank you for visiting! H FUOH Co --CH CH₂OH に関して の中で像の 1.c 「性体の総数を入 また、一 "は区別しないもの。 -33- ケ 中間体 A. Bは化学的に不安定で酸化されやすいという事実及び実験 1と2から、 フェーリングと反応して赤褐色沈殿を生じるために重要 と考えられる単糖の化学構部分構造のみでよい)を記せ。また実験結果 2で、化合物CDからは赤色沈殿が生じるが、 化合物Eからは赤褐色 沈殿がほとんど生じない理由を50字程度で説明せよ。 なお、 CH20分 の 分子式で表される単は、水溶液中で 平衡混合物 として存在していることが知られているが、 本間ではどの車も直鎖状分 子として存在する比率は同じであるとする。 コ下線部に関して、プシコースの構造式を、 以下の図1-5に示した 影にならって記せ。 ただし、プシコースのカルボニル基の炭素原子の位 フルクトースと同じである。 (1) HO マンノース(アルドー の加熱による別の単糖の生成 すると、上記の中間体A こ不安定で酸化されやすいが などが徐々に生成する(図1 グルコース 体A] マンノー B] プシュー 他の (6) H H 条件下での加熱による 32- H HC-OH H- -OH C CH₂OH HOC-H HO- -H H OH H H-C-OH HO OH H-OH H-C-OH HI-OH SCHz OH HH OH H OH 図中①~⑥は、グルコース中の素原子の位置番号を表している。 (i) 3次元構造が認識できるように、手前にある結合を太線で表した構造式 直鎖状分子として、紙面手前側に向かう結合をで表した構造式 (8)の構造式にした図投影図 1-5 グルコースの構造を表す方法 またね〜
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どうやってみわけますか？
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（5）はどうやったらわかりますか？
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化学の芳香族炭化水素の問題です （2）から（4）までお願いします！
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⑶、⑷、⑸がわかりません💦 答えは二枚目の写真のようになるのですが、⑶はなぜ3乗してるのか⑷はなぜ2乗してるのか、⑸もなぜ2乗してるのかがわかりません💦 教えて欲しいです🥹
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答えはウとエですか？
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（2）の問題の解き方を教えてください🙏 （1）はCH₂Oと求められました
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②について。 問題文では 生じた水滴 の質量とあるのに、なぜ解答では気体として存在する水の質量を求めているのですか？
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解答にはグラフを使った解説があったのですが、グラフを使わずに解く方法があればおしえてください🙏
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化学
高1の化学の同位体の半減期についての問題です。授業で習っていないのにワークだけこの問題が出てきて半減期について根本的に意味がわからないです。1/2になるまでの時間とはどういうことですか？早急な回答お願いします🙇
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電子の総数についてがわかりません 答えと解説お願いします
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