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化学 高校生

この問題の問4がわかりません。教えてください。

入試問題演習 (脂肪族・芳香族 No.8) 解答時間:20分 奈良女子大学 2016 全3問75分 炭素 水素酸素からなる化合物 A~Dは同じ分子式を有し, ベンゼン環を1つもつエステルである。 以下の文章 (1)~(5)を読んで問1~7 に答えよ。 必要があれば次の原子量を用いよ。 3 H=1, C=12,0=16 (1) 1 エステルAを2.05mgとり, 酸素気流中で完全燃焼させたところ、 二酸化炭素 5.50mgと水 1.35mg が得られた。 (2)エステルAに希塩酸を加えて加熱し, 加水分解を行った。 反応液が冷えてから,エーテルで数回抽出 した。 エーテル層を合わせ、穏やかに加熱してエーテルを注意深く蒸発させると, 1価のカルボン酸Eと エタノールが得られた。 ② 純粋なEを816mgとり, 水に溶解した後に0.10mol/Lの水酸化ナトリウム水 溶液で滴定すると, 中和するまでに60mL を必要とした。 E を過マンガン酸カリウムで酸化すると化合物 Fが得られ,F を加熱すると分子内で脱水反応が起こり, 化合物Gが得られた。 (3)エステルBに水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱し, 加水分解を行った。 反応液を冷やし,エーテ ルで抽出すると,エーテル層から不斉炭素原子をもつ化合物Hが得られた。 ③Hに濃硫酸を加えて加熱す ると脱水反応が進行して炭素-炭素二重結合が生成し, 3種類の異性体が得られた。 (4)エステルCに過剰の水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱した後, 反応液を冷やし, エーテルで抽出 を試みたが,エーテル層からは何も得られなかった。 そこで, 水層に二酸化炭素を十分に通じた後にエー テルで抽出すると, エーテル層から化合物Iが得られた。 Iに塩化鉄(Ⅲ) 水溶液を加えると紫色に呈色 した。 Iに臭素を反応させたところ, 反応の初期段階で生成する, ベンゼン環に直接結合した水素原子が 1つだけ臭素原子に置き換わった化合物は1種類のみであり、 異性体は存在しなかった。 さらに反応を続 けると,Iのベンゼン環の水素原子はすべて臭素原子に置き換わり, 同じ置換基が隣り合わない構造を有 する6置換ベンゼン Jが得られた。 一方, ⑤水層に塩酸を加えて弱酸性にし, その一部を取ってアンモニ ア性硝酸銀水溶液を加えると銀が析出した。 (5) エステルDに希塩酸を加えて加熱し, 加水分解を行った後,反応液を冷やしてからエーテルで抽出す ると,エーテル層から不斉炭素原子をもつカルボン酸Kが得られた。 問1 下線部 ①の結果から, A の組成式を求めよ。 計算過程も示せ。 問2 下線部②の結果から,Eの分子量を求めよ。 計算過程も示せ。 問3 (1)および(2)の結果から, A の分子式を求めよ。 考え方も示せ。 問4 下線部 ③で得られた異性体の構造式をすべて示せ。 問5 下線部④の結果から, I が有する構造上の特徴を簡潔に説明せよ。 問6 下線部⑤で弱酸性にした水層に含まれる有機化合物の名称を答えよ。 問7 エステルA~Dの構造式を示せ。 また, 不斉炭素原子の右上に印をつけよ。

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(4) 水が増加している分は足さなくて大丈夫なんですか?

[A]xt[s]の SC=A'sと判 る。 中では、次の変 っている。 →HCIO+HC C/mol である。 304.電池と電気分解 解答 (1) 電極A PbO2+4H++ SO² +2e- 電極D:2CI Cl2+2e- → PbSO +2H2O (2) 増加する。 +0.48g (3) 9.7×10秒 (4) 減少する, -0.80g 電極Cに銅が析出したので, 電極Cでは次の変化がおこっている。 とDは、塩化銅(Ⅱ) CuCl2 水溶液の電解槽の陽極または陰極である。 解説 (1) 電極AとBは鉛蓄電池の正極または負極であり、 電極C 電極C:Cu2+ +2e- Cu したがって、電極Cは陰極であることがわかり, 電極Dは陽極である。 電池の正極が接続された電極が陽極, 負極が接続された電極が陰極なの で、電極Aが鉛蓄電池の正極, 電極Bが負極となる。 電極A~Dの各変化は,次のように表される。 A: 正極 PbO2+4H++SO2 +2e B:負極 Pb+ SO- C: 陰極 Cu2++2e- D : 陽極2CI→ Cl2+2 PbSO4+2H2O ... PbSO4+2e- Cu ⑧HO (2) 電極Cに銅Cu (モル質量 64g/mol) が0.32g析出したので,この とき電解槽に流れた電子の物質量[mol] は,③式から,次のようになる。 0.32gx2=0.010mol 64 g/mol ②式から、鉛蓄電池の放電によって, 電極 B の Pb が PbSO4 に変化する ため、2molの電子が流れると,その質量はSO4 (モル質量 96g/mol)の 1mol に相当する 96g 増加する。 したがって, 0.010mol の電子が流れた とき、電極Bの質量の増加分は,次のように求められる。 96 g -×0.010mol=0.48g 2 mol (3) 電気分解で流れた電子は 0.010mol なので, その電気量は, ファラ デー定数から, 9.65×104C/mol×0.010mol=9.65×10°Cである。 流れ た電流が 0.10A なので、 電気分解を行った時間を f[s] とすると, 9.65×102C=0.10Axt[s] t=9.65×10s (4)鉛蓄電池の放電の前後で,電極 A,Bの質量変化から,溶液の質量 変化を考える。 (2) から, 放電の前後で電極 Bの質量は0.48g増加する。 また、①式から,放電によって、電極 A の PbO 2 が PbSO』に変化するた め, 2molの電子が流れると,その質量はSO2 (モル質量 64g/mol)の 1molに相当する64g増加する。 したがって, 0.010molの電子が流れた とき、電極Aの質量の増加分は,次のように求められる。 64g 2 mol -×0.010mol=0.32g 放電後の鉛蓄電池の両極の質量増加分は0.48g+0.32g = 0.80g となる ので 希硫酸の質量変化は0.80gの減少となる。 ① ① ② 式で生じた PbSO はそのまま電 に付着するため、 極板の 質量はいずれも増加する ②極板の質量増加分 液の質量減少分に相 る。

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電気分解の問題なのですが(5)のa〜dの解説で電気抵抗について書かれているのですがなぜそのようになるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

96 第3編 物質の変化 ** 178 〈電解槽の並列接続〉 次の文章を読み, 下の問いに答えよ。 ただし,原子量: H=1.0, C = 12,016, Cu = 63.5, ファラデー定数F = 96500C/mol, 発生する気体は水に溶けないものとする。 2つの電解槽を図のように接続し、抵抗Rを 加減して、はじめ0.40Aで6分30秒間、その 後0.30 Aで23分30秒間通電した。 電解後電 1 三 www. Cul Cu Ptl Pt 解槽 (I) の陰極の質量が0.0635g増加していた。 | (1)流れた総電気量は何クーロンか。 H (2)電解槽 (II) を流れた電気量は何クーロンか。 CuSO4aq H2SO4aq ○ (3) 電解槽 (II) の陽極での反応を,電子eを含 (I) 恒温槽 (Ⅱ) (II)4) む反応式で示せ。 ** 〇 (4) 電解槽 (II)の陰極で発生した気体は、標準状態で何mLか。 x(5) この回路で電源電圧と電気抵抗Rを一定に保ち、次の(a)~(g)のように条件を変化 させたとき 銅板の質量変化量を増加, 減少, 変化なしのいずれかで答えよ。 (a) 2枚の銅板を近づける。 (c) 水溶液に浸す銅板の面積を増やす。 (e) 電解槽 (II)の希硫酸に蒸留水を加える。H (g) 白金板1枚だけを電解槽から取り出す。 b) 2枚の白金板を近づける。白 (d) 恒温槽の温度を高くする。 入会 電気抵抗R を大きくする。 qf) 東京学芸大)

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(2)の(ⅰ)についてなのですが32.4度までは無水物でそこから下の温度は水和物が析出すると思ったのですが別々に考えなくて良いのですか? 教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

保たれて 68 〈固体の溶解度(応用)〉 ★★★ 4/6 右下図に、硫酸ナトリウムの溶解度曲線を示す。 以下の説明を読み、次の各問いに 答えよ。 答えの数値は有効数字2桁で示せ。 (Na2SO4=142, H2O18) (説明) この図にはA,B2つの交点がある。B(32.4)よービ 50 比較的濃い水溶液の場合のB点 (32.4℃, 50g) で無 45 水 _Na2SO4 [[]] は,硫酸ナトリウム十水和物 Na2SO4・10H2Oと塩 硫酸ナトリウム無水物の溶解度曲線が交差している 30- る。 つまり 32.4℃より高い温度の溶液からは19F--- 水 無水物Na2SO4の結晶が析出し, 32.4℃より低A (1.2)4. い温度の溶液からは硫酸ナトリウム十水和物 0 20 Na2SO4・10H2Oの結晶が析出する。 一方、比較 「Na2SO410H2O aa 08 (1) 20 40 60 80 100 温度 [°C] 的希薄な水溶液を冷却していくと, 水の凝固点 (0℃) からA点 (-1.2℃, 4g)までは, ほぼ直線的に水溶液の凝固点が降下していく (8) (1)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gから60℃に保ちながら水40gを蒸発 させたとき,析出する結晶は何gか。 (2)60℃の硫酸ナトリウムの飽和水溶液100gがある。 (i) 20℃に冷却したら何gの 結晶が析出するか。 (ii) 60℃に保ちながら水40gを蒸発させた後, 20℃に冷却し たら何gの結晶が析出するか。 (3) A点ではどんな結晶が析出するのか。 30字以内で説明せよ。 (東京医大改)

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この問題で、eはカリウムですが、なぜ同じく酸化力のない酸と反応するbとdと違って希塩酸に反応しないという扱いになっているのでしょうか?

陽 Cu Cu e 陰 Cu2+ Cu2+ 陽 Cuがイオンになってe を出す。 陰 Cu2+ を受け取る。 192 [イオン化傾向] 次の①~⑤の文中の金属 A~Eは白金,カリウム,銀, アルミニウム、鉄のいずれかである。 下の問いに答えよ。 ① 常温の水と激しく反応するのはEだけである。 ②A~Dを希塩酸に入れたとき反応するのはB, Dである。 ③AとDを中性の電解質水溶液に浸し、導線でつなぐとDが負極になる。 THOD のイオンを含む水溶液にBを入れたとき,Dが析出する。 ⑤ 金属Cは王水にのみ溶ける。 (1) 上記の①~⑤ から A~Eに該当する金属を答えよ。 HP+ OS: W HOOH OHS 4 OHS HOA (2)①~⑤の反応の中で,同じ気体が発生するものを選べ。また,発生する 気体の化学式を答えよ。 解答 (1) A: 銀 B: アルミニウム C: 白金 ベストフィット D : 鉄 E: カリウム イオン化傾向が大きい金属ほど反応性が高い。 (2) ①と② 発生する気体 H2 解説 Li K Ca Na 常温で水と反応 Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb 酸と反応 (H2) CuHg Ag Pt Au 酸化剤と反応 $,08 (1)表を書いてみる。 OH (c) (a) 常温の水と反応 (b) 希 HCI と反応 Dが負極 AX Bx CX D × EC × (d) D+ 負極 D>A 析出 B>D (e) 王水と反応 × 一〇 ○ ┃┃ 表の条件をイオン化傾向にあてはめて金属を決定 Li Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Au E B>D D>A (2) 1335 第3章 物質の変化 H2 発生 ① ② NO, NO2, SO2 気体発生 発生 なし (5)

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