ある生徒から
吸湿性と脱水性の違いについて質問されました。

これは似ているようで、全然違うのできちんと違いを理解してください。

吸湿性とは、
水分子の状態で存在していれば、その水分子をとる作用、つまり反応する性質で

脱水性とは、
水分子の状態で存在していなくても、HとOを水分子の形で強引に抜き取り、反応する性質です。

脱水作用を示す代表的な物質には濃硫酸がありますね。
これは超頻出なので絶対に頭に入れてください。

濃硫酸の
脱水作用の反応には

例えば、

アルコールに濃硫酸を加え、130～140℃に加熱すると、分子間脱水が起こり、エーテルが生成する反応、

アルコールに濃硫酸を加え、160～170℃で加熱すると、分子内脱水が起こり、二重結合が生じる反応、

アルコールとカルボン酸に濃硫酸を加えて、加熱するとエステルを生成するエステル化などがあります。

また、水分子をもたないグルコースC6H12O6、セルロースC6H10O5
などの糖類に濃硫酸を加えて、加熱するとHとOを水分子の形で抜き取られ、炭素(黒鉛)だけなってしまい黒くなります。
紙(セルロース)に濃硫酸を垂らすと真っ黒くなるのはそのためです。
　
注意して欲しいのは、

脱水作用があるものには、吸湿作用もあります。
濃硫酸は気体の乾燥剤としても用いられます。
　
ただし、塩化カルシウムCaCl2のように単なる吸湿性のものは
脱水性はありません。

ちなみに気体の乾燥剤に使われるもの代表的なものは濃硫酸の他に

・固体の水酸化ナトリウムNaOH(潮解性があるので、正解な質量を測定できないこともよく試験にでます！）
・酸化カルシウムCaO
※ちなみに固体のNaOHと酸化カルシウムをソーダ石灰といいます。
・塩化カルシウムCaCl2
・十酸化四リンP4O10
です。これも気体の乾燥剤問題でよく出題されるので絶対に覚えてください。


詳しくはまた別の機会に解説します。

『化学工業　アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬　完全攻略チャート＆過去問解説集』
を販売開始しました！


アルミニウムの融解塩電解,銅・鉄の製錬の化学工業は,センター試験だけでなく２次試験でもよく出題されます。
しかし,この分野について詳しく解説している参考書は少なく,扱っている問題も１,2問と少ないので,難関大学の２次試験では完答することは難しいでしょう。

例えば

2012年の大阪医科大学の問題です。

■磁鉄鉱の主成分の化学式として正しいものはどれか。次のa～eのうちから一つ選びなさい。　　
a　Fe2O3　　b　Fe3O4　　c　Fe4O5　　d　Fe5O6　　e　FeO





答えは, b　Fe3O4　です。

鉄の主要鉱石の
赤鉄鉱はFe2O3,磁鉄鉱はFe3O4,褐鉄鉱はFe2O3・nH2O　となります。

類似問題として,2012年の星薬科大学では

■鉄から生じる黒さびの主成分はどれか。該当するものを1つ選べ。
1．Fe2O3　　　 2．FeSO4　 　　3．Fe3O4　 　　4．FeO　　 　5．FeO(OH)





□答えは　3．Fe3O4　です。

鉄の酸化物のうち,四酸化三鉄Fe3O4は黒さびの主成分,
酸化鉄(Ⅲ)Fe2O3 は,赤さびの主成分です。


同様に,2012年の大阪医科大学の問題

■溶鉱炉の上部から排出する高炉ガスの主な成分の組み合わせとして正しいものはどれか。
次のa～eのうちから一つ選びなさい。　
a　酸素,二酸化炭素,水素　b　酸素,二酸化炭素,窒素　　　　c　水素,一酸化炭素,窒素
d　酸素,一酸化炭素,窒素　e　一酸化炭素,二酸化炭素,窒素





□答えは　e　一酸化炭素,二酸化炭素,窒素　です。


高炉ガスには,一酸化炭素,二酸化炭素だけでなく,窒素も含まれていることを知っている人はほとんどいないのではないでしょうか？



2011年の首都大学東京の問題です。

■われわれが日常的に使用する鉄のほとんどは,縞状鉄鉱層から採掘した鉄鉱石を原料として製造されている。鉄鉱石から鋼(こう,炭素含有量が少ない鉄)を製造する方法を80字以内で答えなさい。



□解答例
鉄鉱石にコークスと石灰石を加え,これらを溶鉱炉に入れ,羽口から熱風を送り込むと銑鉄が得られる。さらに,銑鉄を転炉に移し,高圧の酸素を吹き込むと鋼が得られる。　

本問は,製錬の工程をきちんと整理して理解していないと完答することは難しいでしょう。
溶鉱炉と転炉での２段階の工程をそれぞれ分けて説明し,銑鉄,鋼(こう)のキーワードを必ず入れることがポイントです！


2012年の横浜市立大学の問題です。

■銅の鉱石(黄銅鉱－主成分CuFeS2)をコークスと石灰石やケイ砂(主成分SiO2)などと共に高温の炉で加熱すると,(a)銅の硫化物が得られる。
(a)の反応で黄銅鉱に含まれていた鉄がどのように分離されるのか述べよ。




□解答例
鉄は,Fe2(SiO3)3などとなって上層に浮くため,これを取り除く。

これも答えられる人は,少ないのではないでしょうか？？


また,アルミニウムの融解塩電解の問題では

2011年の防衛医科大学では

氷晶石の化学式を書かせたり

2012年の早稲田大学では

融解するときの温度も問われています。

アルミニウムの単体は, ボーキサイトから得られる酸化アルミニウムAl2O3と氷晶石Na3[AlF6]を約1000 ℃で融解し,これを炭素電極を用いて電気分解することで製造されます。

ちなみに
製錬とは,鉱石から金属を取り出す操作。
精錬とは,電気分解を利用して,不純物を含んだ金属から純粋な金属を製造する操作。
融解塩電解とは,融解塩の電気分解のことで,イオン結合性の化合物を加熱し,融解液(液体)の状態にして電気分解することです。

融解塩電解を行う理由等もよく出題されます。


このように,２次試験では,参考書などではあまり触れられいない用語や製錬・精錬の工程やある操作の理由等の記述問題も多く出題されているので,なんとなく覚えていたのでは到底太刀打ちできません。

今回販売する
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(収録出題校
横浜市立大学(2012年),関西学院大学(2012年),大阪医科大学(2012年),東海大学(2012年),近畿大学(2012年),中央大学(2012年),星薬科大学(2012年),早稲田大学(2012年),名古屋大学(2012年),岐阜大学(2011年),秋田大学(2011年),上智大学(2011年),独協大学2011年),関西大学(2011年),首都大学東京(2011年),信州大学(2011年),法政大学(2011),防衛医科大学(2011年),立教大学(2011年),和歌山大学(2011年))
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今日は入試では超頻出分野である金属イオンの反応と沈殿について解説します。

※イオンの電荷が下付きになっていますがご了承ください。

塩化物イオンCl-(塩酸等を加える)を加えて沈殿するのは、
鉛イオンPb2+と銀イオンAg+の２つだけで、
塩化鉛PbCl2、塩化銀AgClの沈殿の色は２つとも白色となります。
※水銀イオンも沈殿するが入試ではまずでません。

他の金属イオンは、塩化物イオンを加えても、くっつきにくいので水溶液の中ではバラバラに分かれて溶けた状態にあります。

ともに白色である塩化鉛と塩化銀を区別する方法は３つあり
①光で分解するものが塩化銀。
②熱湯を加えると、再び溶け出すものが塩化鉛。
③過剰のアンモニア水を加えると錯イオンとなって再び溶け出すものが塩化銀になります。


硫酸イオンSO42-(硫酸とか硫酸ナトリウム水溶液等を加える)を加えて沈殿するものは、鉛イオンPb2+、バリウムイオンBa2+、カルシウムイオンCa2+の３つのイオンだけです。
硫酸鉛PbSO4、硫酸バリウムBaSO4、硫酸カルシウムCaSO4の沈殿の色は塩化物と同じ白色です。
他の金属イオンは沈殿はしません。


炭酸イオンCO32-を加えて沈殿するものは、硫酸イオンと同じになります。
入試では、バリウムイオンBa2+、カルシウムイオンCa2+の２つしか出ません。
沈殿の色は塩化物塩、硫酸塩と同様白色です。
他の炭酸塩は不安定なので入試ではでないのです。

炭酸塩は「塩酸を加えると二酸化炭素が発生する(弱酸の遊離反応)」ということもよく入試にでるので覚えましょう。

クロム酸イオンCrO42－を加えて沈殿するのは、これもまた硫酸イオンで沈殿するものと似ていて
鉛イオンPb2+、バリウムイオンBa2+、銀イオンAg+の３つになります。

硫酸イオンと異なるのは、カルシウムイオンではなくて、銀イオンが沈殿するということです！

クロム酸イオンCrO42－は、硫酸イオンのSをCrに置き換えただけなので硫酸イオンと似ているのです。クロム酸イオンの化学式が書けなくなる人がいますがこのように、硫酸イオンのSをCrで置き換えたものと覚えておくといいでしょう！
ただ、ここで注意してほしいのは、沈殿の色です。
PbCrO4が黄色、BaCrO4が黄色、Ag2CrO4が赤褐色になります。


水酸化物イオンOH-を加えて沈殿するのは、イオン化傾向がマグネシウム以下のものになります。
沈殿の色は、水酸化鉄(Ⅱ)Fe(OH)2が緑白色、水酸化鉄(Ⅲ)Fe(OH)3が赤褐色、水酸化銅Cu(OH)2が青白色、水酸化銀Ag2Oが褐色で、それ以外は白色と覚えましょう。

次に、
水酸化物イオンを加えて、一旦沈殿したものが、再溶解するものがあります。(以下①、②の２つの場合があります)
これは最も入試で問われる箇所なので、絶対に覚えましょう！

①過剰のアンモニア水NH3aqを加えて再溶解するのは
水酸化亜鉛Zn(OH)2、水酸化銅Cu(OH)2、水酸化銀Ag2Oの３つだけで錯イオンとなって再び溶解します。

そのうち銅の錯イオンだけが濃青色（深青色)をもっています。
他の錯イオンは色はありません。

②過剰の水酸化ナトリウムNaOHaqで再溶解するものは
水酸化亜鉛Zn(OH)2、水酸化アルミニウムAl(OH)3、水酸化スズSn(OH)2、水酸化鉛Pb(OH)2の４つで、両性元素の４つが再溶解すると覚えましょう！
この４つは、いずれもOH-の数が４つになった錯イオンをつくり無色の溶液となって溶けていきます。

硫化物イオンS2-(硫化水素の気体を吹き込む)で沈殿するものは、溶液をどう調整して吹き込むかによります。

あらかじめ、溶液を中性または塩基性に調整しておいてから、硫化水素を吹き込んだ場合は、イオン化傾向が亜鉛からニッケルまでが黒色沈殿します。
しかし、入試ででるのは、硫化亜鉛ZnS(これも非常によくでます！)と硫化鉄FeSで,
沈殿の色は硫化亜鉛ZnSが白色、硫化鉄FeSが黒色になります。

そして、イオン化傾向がスズ以下のものは、
酸性、中性、塩基性のどの液性で硫化水素を通しても常に硫化物の黒色沈殿をします。

硫化物イオンの沈殿物は、ほぼすべて黒色沈殿(一部褐色もありますが、入試ではまずでません)で、硫化亜鉛のみ白色沈殿と覚えましょう。

以上、覚えることがいっぱいあり、大変だとは思いますが、覚える際には問題を解きながら１つ１つ確認していくと頭に入りやすいです。

お待たせしました。
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「溶液の濃度に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集」を販売開始しました。

一般に,溶液中に含まれる溶質の割合を濃度といい,その表し方には,質量パーセント濃度,モル濃度,質量モル濃度などがあります。

濃度に関する出題タイプには,次のように主にⅠ～Ⅶの７つのタイプがあります。

Ⅰ.質量パーセント濃度に関する問題タイプ
Ⅱ.モル濃度に関する問題タイプ
Ⅲ.質量モル濃度に関する問題タイプ
Ⅳ.濃度の変換タイプ
Ⅴ.水和物の濃度タイプ
Ⅵ.希釈したときの濃度タイプ
Ⅶ.混合溶液の濃度タイプ

質量パーセント濃度は
溶液中に溶けている溶質の質量を百分率で表した濃度。溶液100gあたりの溶質の質量[g]。

モル濃度は
『溶液1L中に溶けている溶質の物質量[mol]で表した濃度。また,溶質の物質量[mol]を溶液の体積[L]で割ったもの』
で浸透圧をはじめ,溶液どうしの反応(酸・塩基,酸化還元反応)で頻繁に使われます！

例えば,水1Lに塩化ナトリウムNaCl (式量＝58.5)58.5gを溶かしても1[mol/L]とはなりません。
なぜなら,全体積が1Lになるとは限らないので。

質量モル濃度は
『溶媒1kg中に溶けている溶質の物質量[mol]を表した濃度。また溶質の物質量[mol]を溶媒の質量[kg]で割ったもの』
で沸点上昇・凝固点降下などで使われます。
溶液ではなく溶媒の質量となることに注意してください！


「Ⅳ.濃度の変換タイプ」は

質量パーセント濃度(％) ⇔ モル濃度(mol/L)
モル濃度(mol/L) ⇔ 質量モル濃度(mol/kg)　
質量モル濃度 ⇔ 質量パーセント濃度(％)

へと変換する問題で、超頻出です！

それぞれの解法をきちんと整理して解けるようにしてください。(チャートで詳しく解説しています。)

「Ⅴ.水和物の濃度タイプ」は
水和物を水に溶かしたときの濃度に関する問題で、

水和物とは,硫酸銅(Ⅱ)五水和物CuSO4･5H2O,炭酸ナトリウム十水和物Na2CO3･10H2O,などのように水分子を含む物質のことで,含まれる水を水和水,水和水をもたない物質を無水物といいます。

☆解法のポイントは、

無水物と水和水の質量をそれぞれ分けて求めることがポイントで
無水物,水和水の質量は,無水物と水和水の分子量から比例配分して求めます。

「Ⅵ.希釈したときの濃度タイプ」は、
ある溶液を水で薄めたときの濃度に関する問題で、

☆解法のポイントは、

ある濃度の水溶液に水を加えると溶媒が増加するので,濃度が小さくなりますが,溶質の物質量(or質量)は薄める前後で全く変わらないことより,

「希釈前の溶液中の溶質の物質量(or質量)」＝「希釈後の溶液中の溶質の物質量(or質量)」

を用いて解きます。

「Ⅶ.混合溶液の濃度タイプ」は、
２種類の異なる濃度の溶液を混合したときの濃度に関する問題で

☆解法のポイントは、

２種類の異なる濃度の溶液を混合しても,溶質の物質量(or質量)は,混合の前後で変わらないことより,

「混合前の溶質の物質量(or質量)の和」＝「混合後の溶質の物質量(or質量)」

を用いて解きます。



■溶液の濃度　完全攻略チャート③　サンプル





■溶液の濃度　過去問題解説集①　サンプル




□収録校
学習院大学(2011年)、熊本大学(2011年)、関西大学(2012年)、和歌山大学(2011年)、福島大学(2011年)、東京理科大学(2011年)、岐阜大学(2011年)、日本女子大学(2011年)

センター試験　本試験：2009本、2007本　　追試験： 2009追、2005追、2003追


これらを、「完全攻略チャート＆過去問解説集」で、詳しくわかりやすく解説しています。
「恋する化学」よりご購入いただけます。

溶液の濃度に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集を販売開始しました。

固体の溶解度の問題には,大きく

「Ⅰ.溶解度曲線から読み解くタイプ」,
「Ⅱ.無水物(水和水を含まない)タイプ」,
「Ⅲ.水和物タイプ」
の３通りのタイプがあります。

ⅡとⅢにはさらに,
冷却や蒸発・濃縮などの操作を行わない「ⅰ.単純タイプ」と
操作を行う「ⅱ.複雑タイプ」の
２通りのタイプがあります。

どのタイプも基本的な解法の考え方,手順は同じになります！


固体の溶解度は、
一般に,固体の溶解度は,ある温度で溶媒(ふつうは水)100gに溶かすことのできる最大限の溶質の質量[g]で表されます。ただし,水和水(結晶水)を含む化合物が水に溶ける場合には,水和水を含まない溶質の質量[g]で表されます。

※溶解度は,物質の種類と温度だけで決まり,固体の溶解度は,温度が高くなるほど溶解度は大きくなります。(例外もある)
気体の溶解度は,温度が高くなると小さくなります！

例えば,ある温度で水100gに溶質を40gまで溶かすことができるなら,その温度での溶解度は40と表します。
溶質が限界まで溶けた溶液を飽和溶液といい、例えば,ある温度で飽和溶液となっている場合,溶媒100gあたり,溶質は溶解度g溶けていることになります。

これらを完全攻略チャート＆過去問解説集で、詳しくわかりやすく解説しています。

■固体の溶解チャート①サンプル



■固体の溶解チャート　過去問題解説集　①サンプル




□収録校
関西大学(2012年)、大阪市立大学(2010年)、学習院大学(2011年)、弘前大学(2012年)、東京理科大学(2012年)、日本大学(2011年 )
センター試験　本試験：2004年、2002年、2000年、1998年、1997年、1995年　　追試験：1996年


「恋する化学」よりご購入いただけます。

今日からテーマ別に分けた正誤問題を出題します。

今日は,アルカンに関する正誤問題です。

■炭素原子間の結合がすべて単結合で,鎖状に結合した炭化水素化合物をアルカン(一般式はCnH2n＋2),炭素原子間の結合がすべて単結合で,環状に結合した部分を含む炭化水素化合物をシクロアルカン(一般式はCnH2n)といいます。

アルカンは,すべて単結合でできているため,反応性に乏しいのが特徴で,反応は,燃焼とハロゲンによる置換反応をおさえておけばいいでしょう。
アルカンの代表であるメタンの性質についておさえることがポイントです！



★次の正誤を判定せよ。

■問題① アルカンは,水によく溶ける。

■問題② ブタンは常温・常圧で気体である。

■問題③ アルカンの沸点は,炭素原子数が増大するにつれて低くなる。

■問題④ メタンは正方形の構造をし,H-C-Hの結合角は90°である。

■問題⑤ エタンは,C-C結合を軸として,両側のメチル基が回転できる。

■問題⑥ シクロヘキサンの環を構成している炭素原子はすべて同一平面上にある。

■問題⑦ 炭素数４のアルカンには,３種類の構造異性体がある。

■問題⑧ シクロアルカンの一般式は,アルケンの一般式と同じである。

■問題⑨ 酢酸ナトリウムと塩酸の混合物を加熱するとメタンが生成する。

■問題⑩ アルカンは,可燃性で燃料になる。

■問題⑪ シクロアルカンは,アルカンとは異なり反応性に富む。

■問題⑫ メタンと塩素の混合物に光を照射すると,四塩化炭素が生成する。





★解答

□問題①
解答 …… 誤り。

アルカンは,極性が極めて小さい分子のため,極性溶媒である水にはほとんど溶けず,無極性溶媒であるベンゼンやジエチルエーテなどの有機溶媒にはよく溶けます。


□問題②
解答 …… 正しい。

ブタンの分子式は,C4H10でアルカンの,一般式CnH2n＋2 の n＝４までが常温・常圧で気体,
n＝５～16で液体,n ＝17以上で固体となります。


□問題③
□解答 …… 誤り。

炭素数が増加すると分子量も大きくなり,分子どうしの結合に働く分子間力が大きくなるので,沸点や融点は高くなります。


□問題④
□解答 …… 誤り。

炭素の４本の単結合は炭素原子を中心として正四面体の頂点の方向に向いています。
よって,メタンCH4は,正四面体の構造をし,H-C-Hの結合角は約110°くらいです。


□問題⑤
□解答 …… 正しい。
アルケンのC＝C二重結合,アルキンのC≡C三重結合は回転できませんが,アルカンのC-C結合は自由に回転できます。


□問題⑥
□解答 …… 誤り。

シクロへキサンC6H126の環状構造は,ベンゼンC6H6とは異なり同一平面上には存在せず,いす形,舟形などの立体構造をとっています。


□問題⑦
□解答 …… 誤り。

分子式が同じで,性質の異なる化合物を異性体といい,原子のつながり方が異なる異性体を構造異性体といいます。アルカンは,炭素数４以降から構造異性体が存在し,炭素数４のアルカンには,
ブタン,２-メチルプロパンの２種類の構造異性体があります。


□問題⑧
□解答 …… 正しい。

一般式は,CnH2n で同じです。


□問題⑨
□解答 …… 誤り。

塩酸HClではなくて,水酸化ナトリウムNaOHまたはソーダ石灰(CaO＋NaOH)で
メタンCH4が生成します。これは,CH4の実験的製法となり反応式は次のようになります。

CH3COONa + NaOH → CH4 + Na2CO3

アルカンは天然から得られる場合が多いので,製法はメタンくらいしか問われません。


□問題⑩
□解答 …… 正しい。

アルカンは反応に乏しく,メタンやプロパンC3H8のように主に燃料として用いられます。
メタンは,天然ガスの主成分で,都市ガスなどに利用されています。



□問題⑪
□解答 …… 誤り。

シクロアルカンは,アルカンと同様に,単結合のみでできた構造をもち,反応性は乏しくなります。


□問題⑫
□解答 …… 正しい。

アルカンは,塩素Cl2や臭素Br2などのハロゲンに光や紫外線を当てると置換反応をしハロゲン化水素が生成します。
例えば,メタンと塩素の混合物に光を当てると,次のように連鎖反応をします。

メタン→クロロメタン(塩化メチル)
→ジクロロメタン(塩化メチレン)
→トリクロロメタン (クロロホルム)
→テトラクロロメタン (四塩化炭素)メタン

現在,化学の参考書の執筆のため更新が滞っていました。
参考書は,校正段階に入っています。

それでは,今日はアルケンに関する正誤問題です。

分子内に１つの二重結合をもつ鎖式炭化水素をアルケンといい,一般式はCnH2nで表されます。アルケンは二重結合をもつため,アルカンとは異なり反応性に富むため,付加反応・酸化反応などを起こします。
アルケンの代表であるエチレンの性質・反応についておさえることがポイントです。



★次の正誤を判定せよ。

■問題① アルケンは,水にはよく溶けるが,有機溶媒には溶けにくい。

■問題② 構造異性体の関係にあるシス-2-ブテンとトランス-２-ブテンの沸点は同じである。

■問題③ エチレンの２個の炭素原子と４個の水素原子は,すべて同一平面上にある。

■問題④ １-ブテンには,幾何異性体が存在する。

■問題⑤ アルケンは,アルカンに比べて一般に反応性に富む。

■問題⑥ メタノールと濃硫酸との混合物を160～170℃で加熱すると,脱水反応が起こり,エチレンが生成する。

■問題⑦ プロピレン(プロペン)に臭素を付加させると,1,1-ジブロモプロパンが生成する。

■問題⑧ エチレンに濃硫酸を触媒として水を付加させると,メタノールが生成する。

■問題⑨ エチレンをパラジウム触媒の存在下,酸素で酸化するとホルムアルデヒドが生成する。

■問題⑩ アルケンをオゾン分解させると,カルボン酸またはケトンが生成する。

■問題⑪ エチレンは,付加重合すると,ポリエチレンが生成する。





★解答

□問題①
□解答 …… 誤り。

アルケンは,アルカン同様に,極性が小さいため,水にはほとんど溶けませんが,
無極性溶媒であるベンゼンやジエチルエーテルなどの有機溶媒にはよく溶けます。


□問題②
□解答 …… 誤り。

シス-２-ブテンの方が少し沸点は高くなります。理由は,シス-2-ブテンは極性分子で,
分子間力に加えて極性引力)がはたらくため,その分だけ結合が強くなり,沸点が高くなります。


□問題③
□解答 …… 正しい。

アルケンでは,二重結合した炭素原子と,炭素原子に直接結合した４個の原子は,同一
平面上にあります。

最も簡単なアルケンであるエチレンは,無色でかすかな甘いにおいを持つ気体です。
また,植物ホルモンの１つで果実の成熟を促進させる働きをもちます。


□問題④
□解答 …… 誤り。

異性体のうち,二重結合に結合した置換基の配置が異なる立体異性体を幾何異性体
といいます。
１-ブテンではなく,2-ブテンに幾何異性体が存在します。炭素数が４以上のアルケン
には,構造異性体の他に,二重結合の位置の違いによる幾何異性体が存在します。


□問題⑤
□解答 …… 正しい。

アルケンは,二重結合をもつので,反応性に富み,主に付加反応をします。
二重結合部分C＝Cの１本目の結合をσ結合,２2本目の結合をπ結合といい,π結合は
弱い結合のため容易に切れて,そこにいろんな原子や原子団が付加します。


□問題⑥
□解答 …… 誤り。

メタノールではなく,エタノールと濃硫酸との混合物を160～170℃で加熱すると,
分子内脱水反応が起こり,エチレンが生成します。
上記の温度より低い,130～140℃で加熱した場合は,分子間脱水反応が起こり,
ジエチルエーテルが生成します。
温度によって生成物が変わるので,入試でもよく狙われます！

□問題⑦
□解答 …… 誤り。

1,1-ジブロモプロパンではなく,1,2-ジブロモプロパンが生成します。
アルケンに臭素水を加えると,臭素が付加し,臭素水の色(赤褐色)が消えます。
この反応は,C＝C二重結合,C≡C三重結合の不飽和結合の検出に用いられます。
ベンゼンやフェノールに臭素が付加した場合も臭素水の色が消えることも
一緒におさえてください。

□問題⑧
□解答 …… 誤り。

メタノールではなくエタノールが生成します。
一般に,アルケンに,濃硫酸H2SO4かリン酸H3PO4を触媒として水を付加させると,
アルコールが生成します。

□問題⑨
□解答 …… 誤り。

ホルムアルデヒドではなく,アセトアルデヒドが生成します。この反応は
アルデヒドの工業的製法でヘキストワッカー法といいます。


□問題⑩
□解答 …… 誤り。

アルケンをオゾンO3によって分解させると,炭素原子間の二重結合が切れ,炭素-酸素の二重結合ができ,アルデヒドとケトンが生成します。
この反応は酸化反応の１つで,アルケンは,付加反応以外にも,酸化反応も受けやすく,
様々な酸化剤と反応します。
アルケンによる酸化には,主に「オゾンによる酸化」と「過マンガン酸カリウム」
による酸化の２つがあります。

オゾン分解と比較しておさえてほしいのですが,
過マンガン酸カリウムKMnO4による酸化の場合は,オゾンによる酸化と同様に,炭素原子間の二重結合が切れ,炭素-酸素の二重結合ができますが,生成した２つの
化合物は,さらに,酸化されケトンかカルボン酸になります。


□問題⑪
□解答 …… 正しい。

アルケンであるエチレンやプロピレンに適当な条件下で反応すると,二重結合が
切れて,次々に分子がつながり分子量の大きな高分子化合物が生成します。
このように,付加反応が連続して起こり,高分子化合物を生じる反応を付加重合
といいます。

ポリエチレンは,成形加工しやすく,耐薬性を持つため,ポリ袋,ポリバケツ,飲料用
ボトルなどに,利用されています。

今日はアルコールに関する正誤問題です。

炭化水素基にヒドロキシ基(-OH)が結合したものをアルコールといい,分子中にヒドロキシ基が１個含むものを１価アルコール,２個含むものを２価アルコール,３個含むものを３価アルコールといいます。

さらに,ヒドロキシ基が結合している炭素原子に,０個または１個の炭素原子が結合しているものを第一級アルコール,２個の炭素原子が結合しているものを第二級アルコール,３個の炭素原子が結合しているものを第三級アルコールといいます。

入試で登場するアルコールは多く,様々な反応をするので,性質・反応をしっかり整理しておさえましょう！



★次の正誤を判定せよ。

■問題① プロパノールは,水によく溶ける。


■問題② エタノールの水溶液は,弱酸性である。


■問題③ エタノールは,分子量が同程度のプロパンよりも沸点が低い。


■問題④ エタノールとジメチルエーテルは,互いに構造異性体である。


■問題⑤ 一酸化炭素と水素の混合気体を,酸化亜鉛ZnOの触媒を用いて,高温・高圧下で反応させるとエタノールが生成する。　


■問題⑥ エチレンに濃硫酸の触媒下で水を付加させると,メタノールが生成する。


■問題⑦ エタノールにナトリウムを反応させると,酸素が発生する。


■問題⑧ エタノールと濃硫酸との混合物を130～140℃で加熱すると,脱水反応が起こり,ジメチルエーテルが生成する。


■問題⑨ エタノールと濃硫酸との混合物を160～170℃で加熱すると,エチレンが生成する。


■問題⑩ エタノールに硫酸酸性の二クロム酸カリウム水溶液を加え,加熱するとホルムアルデヒドが生成する。


■問題⑪ 2-ブタノールを,硫酸酸性の二クロム酸カリウム水溶液で酸化すると,アセトアルデヒドが生成する。


■問題⑫ 2-メチル-2-プロパノールを酸化すると,アセトンが生成する。


■問題⑬ ベンジルアルコールを酸化すると,ベンズアルデヒドが生成する。


■問題⑭ エタノールに少量の硫酸の存在下で,酢酸と反応させると,酢酸メチルが生成する。


■問題⑮ 油脂は,２価アルコールであるエチレングリコールと種々の高級脂肪酸とのグリセリンエステルである。



■問題⑯ エタノールにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて温めると,黄色沈殿が生じる。





★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

アルコールは,炭素数が３個のアルコールであるプロパノールC3H7OHまで,
水によく溶け,炭素原子の数が大きくなるにつれて溶けにくくなります。
理由は,炭素原子が増える＝炭化水素基(疎水基)が大きくなるため,分子全体に対する親水基の割合が減るので水に溶けにくくなります。


□問題②
□解答 …… 誤り。
アルコールは,ヒドロキシ基-OHを持ちますが,水に溶かしてもH＋が電離せず,
アルコールの水溶液は中性となります。よって,酸・塩基とは中和反応しません。
しかし,フェノール類の-OHは電離し,H＋を放出するため弱酸性となります。


□問題③
□解答 …… 誤り。


エタノール(沸点は約78℃)は,ヒドロキシ基-OHをもち,ヒドロキシ基は極性が大きいため,分子間で水素結合を形成するため,沸点が高くなります。


□問題④
□解答 …… 正しい。

エタノールC2H5OHとジメチルエーテルCH3OCH3は,分子式はC2H6Oと同じで互いに構造異性体にあります。


□問題⑤
□解答 …… 正しい。

エタノールC2H5OHではなく,メタノールCH3OHが生成します。
この反応は,メタノールの工業的製法で,一酸化炭素と水素の混合気体を水性ガス
といいます。
メタノールは,無色な有毒な液体で,蒸気を吸うと眩暈を起こしたり,目に入ると失明する恐れがあるので,扱いには注意が必要です。


□問題⑥
□解答 …… 誤り。

メタノールではなく,エタノールが生成します。
エタノールは,アルコール飲料,殺菌・消毒薬など様々な薬品の原料として用いられます。


□問題⑦
□解答 …… 誤り。

酸素O2ではなくて,水素H2が発生します。

アルコールは,-OHを持つので金属Naと反応し,ナトリウムアルコキシドが生成し,水素が発生します。
同様に,-OHを持つフェノールも金属Naと反応し,ナトリウムフェノキシドが生成し,水素を発生します。
この反応は,有機化合物中の-OH基の検出に用いられます。


□問題⑧
□解答 …… 誤り。

ジメチルエーテルではなくて,ジエチルエーテルが生成します。この反応は分子間脱水反応です。



□問題⑨
□解答 …… 正しい。

分子内脱水反応が起こり,エチレンが生成します。

この反応はエチレンの実験的製法です。
アルコールの脱水反応には,２分子間で水１分子がとれる分子間脱水反応と１分子内で水１分子がとれる分子内脱水反応の２種類がありましたね。
温度によって,生成物が異なるので,注意してください！


□問題⑩
□解答 …… 誤り。

ホルムアルデヒドではなく,アセトアルデヒドが生成します。

エタノールのように第一級アルコールを酸化させると,H２個が取れてアルデヒドが生成し,アルデヒドをさらに酸化させると,カルボン酸が生成します。



□問題⑪
□解答 …… 誤り。

アセトアルデヒドではなくて,エチルメチルケトンが生成します。

2-ブタノールのように第二級アルコールを酸化させると,Hが２個取れて,ケトンが生成します。



□問題⑫
□解答 …… 誤り。

2-メチル-2-プロパノールは,第三級アルコールで,第三級アルコールは酸化されにくく,アセトンは生成しません。
ケトンであるアセトンは,2-プロパノールを酸化すると,生成します。


□問題⑬
□解答 …… 正しい。

ベンジルアルコールは,第一級のアルコールなので,酸化すると,側鎖の-CH2OHが
アルデヒド基-CHOとなり,ベンズアルデヒドが生成します。さらに,酸化させると,
アルデヒド基-CHOがカルボキシ基-COOHになりカルボン酸である安息香酸が生成します。



□問題⑭
□解答 …… 誤り。

酢酸メチルではなく,酢酸エチルが生成します。
カルボン酸とアルコールを反応させると,分子間で水分子がとれてエステルが生成します。この反応をエステル化といいます。



□問題⑮
□解答 …… 誤り。

油脂は,エチレングリコールではなく,３価アルコールであるグリセリンと種々の高級脂肪酸とのグリセリンエステルです。


□問題⑯
□解答 …… 正しい。

エタノールにヨウ素I2と水酸化ナトリウムNaOH水溶液を加えて温めると,ヨードホルムCHI3が黄色沈殿します。この反応はヨードホルム反応といいます。

今日はアルキンに関する正誤問題です。

分子内に１つの三重結合をもつ鎖式炭化水素をアルキンといい,一般式はCnnH2n-2で表されます。アルキンもアルケン同様に反応性に富むため,付加反応や付加重合反応を起こします。
アルキンに関する問題は,ほとんどがアセチレンで占められるので,アセチレンの性質・反応について,しっかりおさえましょう。


★次の正誤を判定せよ。

■問題① アセチレン分子は,直線形である。


■問題② アルキンの三重結合の結合距離は,アルケンの二重結合の結合距離より長い。


■問題③ アセチレンに火をつけると,明るい炎を出して燃える。


■問題④ アセチレンを空気中で点火すると,大量のススを出す。


■問題⑤ アルキンには,幾何異性体がある。


■問題⑥ 酢酸カルシウムに水を作用させると,アセチレンが生成する。


■問題⑦ アセチレンを赤熱した鉄管に通すと,ベンゼンが生成する。


■問題⑧ アセチレンに触媒を用いて水を付加させると,ビニルアルコールを経て酢酸になる。


■問題⑨ アセチレンに水素を付加させると,エタンからエチレンが生成する。


■問題⑩ アセチレンに酢酸を付加させると,酢酸エチルが生成する


■問題⑪ アセチレンに塩化水素を付加させると,エチレンが生成する。


■問題⑫ アセチレンをアンモニア性硝酸銀水溶液に通すと,銀アセチリドが白色沈殿する。





★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

三重結合している炭素原子に直接結合している２個の水素原子は一直線上に存在しているので,直線形となっています。

Point!
アセチレンや二酸化炭素は,直線構造。水は折れ線構造。

□問題②
□解答 …… 誤り。

三重結合の結合距離は,二重結合より短いです。
炭素間の結合の強さは,
三重結合＞二重結合＞ベンゼン環＞単結合となり,
炭素間の結合距離は,
単結合＞ベンゼン環＞二重結合＞三重結合となります。

C－C(1.54nm)＞ベンゼン環(1.4nm)＞C＝C(1.34nm)＞C≡C(1.20nm)


□問題③
□解答 …… 正しい。

アセチレンは酸素との混合気体の燃焼で.かなりの高温(約3000℃)となるため,金属の切断や溶接に利用されます。


□問題④
□解答 …… 正しい。

アセチレンは炭素の含有量が大きいので,空気中で点火すると,不完全燃焼を起こし,黒い大量のススをあげます。ベンゼンC6H6も炭素の含有量が大きいので,同様となります。

Point!
黒い大量のススとあったら,アセチレンかベンゼン!


□問題⑤
□解答 …… 誤り。

アルキンは二重結合をもたなないため,幾何異性体はもちません。
幾何異性体をもつのは,アルケンです。



□問題⑥
□解答 …… 誤り。

酢酸カルシウムCH3COONaではなく炭化カルシウム(カーバイド)CaC2に水を作用させると,アセチレンが生成します。
無機物から有機物をつくる有名な反応です！
混同する人が多いので注意しましょう！

Point!
炭化カルシウムに水 → アセチレントン
酢酸カルシウムを乾留 → アセトン

□問題⑦
□解答 …… 正しい。

アセチレンを赤熱した鉄管に通すと,３分子が重合して,ベンゼンが生成します。

アセチレンからベンゼンが生成するので,アセチレンは芳香族化合物の出発点になり,さらに,付加反応でできた酢酸ビニルや塩化ビニルは付加重合をして合成高分子をつくるので,アセチレンは非常に重要な物質で入試でも超頻出です！

□問題⑧
□解答 …… 誤り。

酢酸ではなく,最終的にアセトアルデヒドが生成します。
水が付加すると,ビニルアルコールになりますが,ビニルアルコールは不安定のため,すぐにアセトアルデヒドに変わってしまいます。
アセトアルデヒドの製法の１つです。
かつては,アセトアルデヒドの主要な工業的製法でしたが,水銀公害問題から現在では使われていません。
問題には「硫酸水銀(Ⅱ)HgSO4を含む希硫酸中にアセチレンを通じる」と「水が付加する」とは書かれていないことがあるので,注意してください！

Point!　アセトアルデヒドの製法
① エタノールの酸化
② エチレンの酸化(ヘキストワッカー法)
③ アセチレンの水の付加
④ ２-ブテンのオゾン分解(酸化)

□問題⑨
□解答 …… 誤り。

アセチレンにニッケNiなどの触媒の下,水素を付加させると,エチレンを経て,エタンが生成します。



□問題⑩
□解答 …… 誤り。

酢酸エチルCH3COOC2H5ではなく，酢酸ビニルCH2＝CHOCOCH3が生成します。

□問題⑪
□解答 …… 誤り。

エチレンではなく,塩化ビニルが生成します。

アセチレンは,三重結合C≡Cをもち,極めて反応性に富むため,付加反応をし,種々のビニル化合物が生成し,
さらに,これらの化合物が付加重合し,合成樹脂や合成繊維,合成ゴムなどの原料となります。

しかし,現在の化学工業では,塩化ビニルや酢酸ビニルは,エチレンを原料として
合成されています。


□問題⑫
□解答 …… 正しい。
アセチレンをアンモニア性硝酸銀水溶液に通すと,銀アセチリドが白色沈殿します。

三重結合をしている炭素原子に結合した水素原子は,水素イオンH+として離れ,Ag+やCu+などの金属イオンと置き換わります。
この置き換わった物質をアセチリドといい,この反応は-C≡C-Hのように末端に三重結合をもつアルキンの検出に用いられます。

今日はアルデヒドに関する正誤問題です。

カルボニル基(-CO-)に２個の炭化水素基または水素原子が結合した構造をもつ化合物をカルボニル化合物といいます。
このうち,カルボニル基に水素原子が１個結合した化合物をアルデヒド(分子式：CnH2nO),２個の炭化水素基が結合した化合物をケトンといいます。
アルデヒドは,代表であるホルムアルデヒドとアセトアルデヒドの性質と反応についておさえることがポイントです。


★次の正誤を判定せよ。

■問題① ホルムアルデヒドやアセトアルデヒドは,水によく溶ける。


■問題② アセトアルデヒドの水溶液は,酸性である。


■問題③ アルデヒドの沸点は,同程度の分子量のアルコールと比べると低く,アルカンと比べると高い。


■問題④ アセトアルデヒドとアセトンは,互いに構造異性体の関係にある。


■問題⑤ エタノールに硫酸酸性の二クロム酸カリウム水溶液を加え,加熱するとホルムトアルデヒドが生成する。


■問題⑥ プロペンを触媒を用いて,空気酸化すると,アセトアルデヒドが生成する。


■問題⑦ アセチレンに触媒を用いて水を付加させると,アセトアルデヒドになる。


■問題⑧ 2-ブテンをオゾン分解(酸化)すると,ホルムアルデヒドが生成する。


■問題⑨ ベンズアルデヒドを酸化すると,安息香酸が生成する。


■問題⑩ アセトアルデヒドにフェーリング液を加えて煮沸すると,酸化銅(Ⅰ)が青色沈殿する。


■問題⑪ アセトアルデヒドにアンモニア性硝酸銀水溶液を加えて加熱すると,銀が析出する。


■問題⑫ 合成樹脂であるフェノール樹脂,メラミン樹脂,ユリア樹脂のいずれもアセトアルデヒドが単量体の１つとなっている。






★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

アルデヒドは,カルボニル基-CO-をもつため,水の-OHと水素結合を形成するため,低級のアルデヒドは水によく溶けます。
ホルムアルデヒドは,無色・刺激臭の気体で,その30～40％の水溶液をホルマリンといいます。
ホルムアルデヒドは,消毒剤や防腐剤に用いる他,合成樹脂や合成繊維に用いられます。
アセトアルデヒドは,刺激臭の液体で,引火性があるので,取り扱いには注意が必要です。


□問題②
□解答 …… 誤り。

アルデヒドの水溶液は,分子中のC-H結合は極性が小さく,H＋として電離しないので,中性を示します。
よって,酸・塩基とは中和反応しません。

□問題③
□解答 …… 誤り。

アルデヒドは,アルコールのようにヒドロキシ基-OHを持たないので,同分子間で水素結合は形成されないため,アルコールより沸点は低くなります。
しかし,カルボニル基(-CO-)には,極性があるため,無極性分子であるアルカンより沸点は高くなります。

Point!　一般的な沸点の高さ(同程度の分子量)
カルボン酸＞アルコール＞アルデヒド,ケトン,エステル,アミン＞エーテル＞アルカン


□問題④
□解答 …… 正しい。

アセトアルデヒドではなくて,プロピオンアルデヒドとアセトンは,ともに分子式がC3H6Oで,互いに構造異性体の関係にあります。
アルデヒドとケトンは,互いに構造異性体の関係にあり,アルデヒドはケトンと異なり,還元性を示す(酸化されやすい)性質より,両者を判別することができます。

□問題⑤
□解答 …… 誤り。

ホルムトアルデヒドではなく,アセトアルデヒドが生成します。
第一級アルコールを酸化すると,H2個が奪われてアルデヒドになります。
ホルムアルデヒドは,メタノールを酸化することで得られます。



□問題⑥
□解答 …… 誤り。

プロペンではなくて,エチレンを塩化パラジウム(Ⅱ)PdCl2と塩化銅(Ⅱ)CuCl2を触媒として,空気酸化すると,アセトアルデヒドが生成します。
この反応は,アセトアルデヒドの工業的製法で,ヘキストワッカー法といいましたね。

□問題⑦
□解答 …… 正しい。

アセチレンに触媒(硫酸水銀(Ⅱ))を用いて水を付加させると,ビニルアルコール(不安定)を経て,アセトアルデヒドになります。



□問題⑧
□解答 …… 誤り。

ホルムアルデヒドではなく,アセトアルデヒドが生成します。

Point!　アセトアルデヒドの製法
① エタノールの酸化
② エチレンの酸化(ヘキストワッカー法)
③ アセチレンの水の付加
④ ２-ブテンのオゾン分解(酸化)

□問題⑨
□解答 …… 正しい。

側鎖のアルデヒド基-CHOは酸化によってカルボキシ基-COOHとなるため,安息香酸が生成します。



□問題⑩
□解答 …… 誤り。

フェーリング液は青色(Cu2＋の色)ですが,酸化銅(Ⅰ)は赤色です。この反応をフェーリング反応といい,アルデヒドの検出反応として用いられます。
アルデヒドは,酸化されてカルボン酸になりやすい。つまり,酸化されやすいということは相手を還元する性質が強いということであり,フェーリング液を還元します。


□問題⑪
□解答 …… 正しい。

ジアンミン銀イオン［Ag(NH3)2］＋の水溶液を,アンモニア性硝酸銀水溶液(トレンス試薬)といい,これにアルデヒドを加えて温めると,銀イオンAg＋が還元されて,
単体のAgとなり,容器の内壁に付着して鏡のようになります。
この反応は,銀鏡反応といい,フェーリング反応同様にアルデヒドの検出反応として用いられます。

□問題⑫
□解答 …… 誤り。

アセトアルデヒドではなく,ホルムアルデヒドが単量体の１つとなっています。

今日は,ケトンに関する正誤問題です。

カルボニル基(-CO-)に水素原子が１個結合した化合物をアルデヒド,２個の炭化水素基が結合した化合物をケトン(分子式：CnH2nO)といいましたね。
ケトンも反応性が乏しく,ケトンの代表であるアセトンに関する出題がほとんどです。
特にアセトンの製法についてしっかりおさえましょう！

★次の正誤を判定せよ。

■問題① アセトンは,水にも有機溶媒にも溶けやすい。


■問題② ケトンの水溶液は,中性を示す。


■問題③ ケトンの沸点は,アルコールやカルボン酸と比べると沸点は高くなる。


■問題④ アセトン,ジエチルエーテルは,いずれも不揮発性の液体である。


■問題⑤ アセトンと酢酸とは構造異性体の関係にある。


■問題⑥ ケトンは,還元性を示す。


■問題⑦ アセトンは,炭化カルシウムを乾留すると生成する。


■問題⑧ 1-プロパノールを酸化すると,アセトン生成する。


■問題⑨ プロペンに触媒を用いて,水を付加させると,アセトンが生成する。


■問題⑩ メチルプロペンをオゾン分解(酸化)するとアセトンが生成する。


■問題⑪ クメンヒドロペルオキシドを希硫酸で分解すると,フェノールとアセトンが得られる。


■問題⑫ アセトンにヨウ素と水酸化ナトリウム水溶液を加えて温めると,黄色沈殿が生じる。







★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

アセトンは,極性のあるカルボニル基(-CO-)をもつので,水に溶けやすく,疎水性のメチル基(-CH3)ももつので,大半の有機溶剤によく溶けます。低級のケトンは,水に溶けやすい化合物です。


□問題②
□解答 …… 正しい。

ケトンは分子中の結合は極性が小さく,炭化水素基のH原子が,H+として電離しないので,中性を示します。

Point！　水溶液の液性
酸性 …… スルホン酸,カルボン酸,フェノール
中性 …… アルカン,アルケン,アルキン,アルコール,アルデヒド,エーテル,ケトン,エステル,ベンゼン,ニトロベンゼン,トルエン
塩基性 …… アニリン


□問題③
□解答 …… 誤り。

ケトンは,ヒドロキシ基(-OH)が存在しないので同種の分子間では水素結合が形成しないため,アルコールやカルボン酸と比べると沸点は低くなります。
しかし,カルボニル基(-CO-)には極性があるので,無極性分子であるアルケンよりは沸点は高くなります。

Point！　一般的な沸点の高さ(同程度の分子量)
カルボン酸＞アルコール＞アルデヒド,ケトン,エステル,アミン＞エーテル＞アルカン



□問題④
□解答 …… 誤り。

アセトン,ジエチルエーテルは,いずれも常温・常圧で液体で揮発性で引火しやすいため,火気を避けて取り扱う必要があります。

Point！　主な揮発性の液体
メタノール,エタノール,アセトアルデヒド,アセトン,分子量の小さいエーテル・エステル,ベンゼン

アセトンは,無色の芳香(特有のにおい)のある液体で,大半の有機溶剤を溶かすことから有機溶媒となり,マニキュアの除光液や,塗料の溶剤等に用いられます。



□問題⑤
□解答 …… 誤り。

アセトンは,酢酸ではなくプロピオンアルデヒドと構造異性体の関係にあります。


□問題⑥
□解答 …… 誤り。

ケトンは,アルデヒドと異なり酸化されにくいので還元性を示しません。
この性質を利用して,互いに構造異性体であるアルデヒドとケトンを判別することが
できます。

Point！　還元性をもつ有機化合物
ギ酸,シュウ酸,アルデヒド,スクロース以外の二糖類,単糖類


□問題⑦
□解答 …… 誤り。

炭化カルシウムCaC2ではなく,酢酸カルシウム(CH3COO)2Caを乾留(空気を絶って加熱分解すること)すると生成します。混同しやすいので注意してください。

(CH3COO)2Ca → CaCO3 + CH3COCH3

Point！　
炭化カルシウムに水 → アセチレン
酢酸カルシウムを乾留 → アセトン



□問題⑧
□解答 …… 誤り。

1-プロパノールではなく,2-プロパノールを酸化するとアセトン生成します。
1-プロパノールは第一級アルコールなので,酸化するとアルデヒドであるプロピオンアルデヒドが生成します。

Point！
1-プロパノール→酸化→プロピピオンアルデヒド
2-プロパノール→酸化→アセトン


□問題⑨
□解答 …… 誤り。

アルケンであるプロペンC3H6ではなく,プロピンC3H4に硫酸水銀(Ⅱ)と硫酸を触媒として,水を付加させると,アセトンが生成します。


□問題⑩
□解答 …… 正しい。

アルケンであるメチルプロペンの酸化によって炭素原子間の二重結合が切れて,アセトンとホルムアルデヒドが生成します。


□問題⑪
□解答 …… 正しい。

この反応は,クメン法(フェノールの製法)の一部の反応で,アセトンの工業的製法の一つでもあります。

□問題⑫
□解答 …… 正しい。
アセトンにヨウ素I2と水酸化ナトリウムNaOH水溶液を加えて温めると,ヨードホルムCHI3が黄色沈殿します。
この反応はヨードホルム反応といいます。
次の構造をもつアルコールとカルボニル化合物がヨードホルム反応を示します。


※R-は,炭化水素基または水素


Point！
ヨードホルム反応を示す。……エタノール,２-プロパノール,２-ブタノール,アセトアルデヒド,アセトン
ヨードホルム反応を示さない。……メタノール,１-プロパノール,１-ブタノール


アセトンの製法はしっかりおさせてください。

① ２-プロパノールの酸化
② プロペンの空気酸化
③ アルケン(メチルプロペンなど)のオゾン酸化
④ プロピンへの水の付加
⑤ 酢酸カルシウムの乾留
⑥ クメン法の副産物

今日は,油脂・セッケンに関する正誤問題です。

油脂は,高級脂肪酸とグリセリンとのエステルで,動植物中に広く存在します。
油脂はエステルなので,油脂の性質を考えるときは,エステルの性質を考えるといいでしょう。
セッケンは油脂を,けん化したものです。
油脂とセッケンを混同して覚えている人が多いので,注意してください。


★次の正誤を判定せよ。

■問題① 油脂は水には溶けないが,有機溶媒には溶けやすい。


■問題② セッケンを水に溶かすと,水溶液は酸性を示す。


■問題③ 分子中の炭素原子間二重結合C＝Cの数は,リノール酸は１個,リノレン酸 は２個,オレインは３個である。


■問題④ 炭素原子間の二重結合C＝Cを多く含む油脂は,空気中のO2で酸化されやすく固化しやすい。


■問題⑤ セッケン水に食用油を加えてよく振り混ぜると,親水基を油に向けて内側に,疎水基を外側にして食用油を取り囲む。


■問題⑥ 油脂は,１分子のグリセリンに３分子の高級脂肪酸がエステル結合した化合物である。


■問題⑦ 油脂に水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱すると,エチレングリコールとセッケンが生成する。


■問題⑧ カルシウムイオンやマグネシウムイオンを含む硬水中では,セッケンによる洗浄力は増す。








★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

油脂は,高級脂肪酸とグリセリンとのエステルなので,分子全体中に疎水性の部分が多くしめるので,極性溶媒には溶けず,無極性溶媒である有機溶媒には溶けます。
油脂は油なので,油をイメージすれば,水に溶けないことは明らかですよね。
高級脂肪酸は,炭素数が６個以上の鎖状のカルボン酸でしたね。


□問題②
□解答 …… 誤り。

セッケンは高級脂肪酸のアルカリ金属塩で,弱酸と強塩基からなる塩なので,水中では加水分解により塩基性を示します。


□問題③
□解答 …… 誤り。

二重結合C＝Cの数は,オレイン酸は１個,リノール酸は２個,リノレン酸は３個です。

飽和脂肪酸の炭素数18のステアリン酸C17H35COOHを出発点に,炭素鎖からH原子が２個取れて,二重結合が１つ持ったオレイン酸C17H33COOHになります。
さらに,同様にして,二重結合を２つ持ったリノール酸C17H31COOH,二重結合を３つ持ったリノレン酸となります。


□問題④
□解答 …… 正しい。

油脂の構成脂肪酸中に二重結合C＝Cが多く含まれると酸化されやすく,空気中のO2によって-O-O-結合などの結合により油脂どうしがくっつき固化します。
このような性質をもつ脂肪油(常温で液体の油脂)を乾性油といいます。

一方,空気中に放置しても固化しないものを不乾性油,これらの中間の性質をもつものを半乾性油といいます。
乾性油は,ペンキやインク,半乾性油は大豆油などの食用油,不乾性油は,バター,オリーブ油などの食用油,化粧品などに利用されています。

脂肪油の二重結合C＝C部分に,Ni触媒を用いて水素を付加させると,二重結合にH2が付加して飽和脂肪酸を多く含む油脂となり常温で固体になります。
このようにしてつくられた油脂を硬化油といいます。


□問題⑤
□解答 …… 誤り。

セッケン分子は疎水基と親水基の両方をもち,親水基を外側に,疎水基を内側にして,食用油を取り囲み,粒子となって水中に分散します。
このように,セッケンが油汚れを水中に分散させる作用を乳化(作用)といいます。
また,セッケンは水の表面張力を低下させる性質があります。
このような性質をもつ物質を界面活性剤といいます。



□問題⑥
□解答 …… 正しい。



油脂を構成する高級脂肪酸は１種類ではなく,R1,R2,R3の組み合わせによって多くの種類が存在することに注意してください。



□問題⑦
□解答 …… 誤り。

エチレングリコールではなく,グリセリンが生成します。




油脂は,１分子のグリセリンに３分子の高級脂肪酸がエステル結合したエステルなので,水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱すると,加水分解し,グリセリンと高級脂肪酸のアルカリ金属塩(これをセッケンという)が生成します。

このようにエステルに強塩基(水酸化ナトリウム,水酸化カリウムなど)
を加えて加水分解させることをけん化といい,けん化によって,グリセリンとセッケンが得られます。



□問題⑧
□解答 …… 誤り。

セッケンの水溶液は塩基性で,絹や羊毛などタンパク質からなる繊維は塩基性に弱いため,セッケンは,絹や羊毛の洗浄には適しません。
セッケンと合成洗剤点についてまとめましたのでしっかりおさえてください。

今日は,ベンゼンについてです。
ベンゼンの分子式はC6H6で,ベンゼン環をもつ物質を芳香族化合物といいます。
ベンゼンの二重結合は芳香族性により安定なので,アルケンやアルキンとは異なり,付加反応よりも置換反応を起こしやすくなります。
ベンゼンは反応だけでなく,性質や構造もよく問われるのでしっかりおさえましょう。

★次の正誤を判定せよ。

■問題① ベンゼンは,無極性分子のため水に溶けない。


■問題② ベンゼンは,無揮発性で無毒である。


■問題③ ベンゼンを構成するすべての原子は,同一平面上にある。


■問題④ ベンゼン環とメチル基の炭素-炭素間の結合距離はベンゼン環部分の炭素-炭素間の結合距離よりも短い。


■問題⑤ ベンゼンの水素原子２個をメチル基で置換した化合物には,２種類の異性体が存在する。


■問題⑥ ベンゼンは,空気中で燃やすと多量のすすを出す。


■問題⑦ エチレンに触媒を用いて３分子を重合させると,ベンゼンになる。


■問題⑧ ベンゼンに濃塩酸を加えて加熱すると,置換反応が起こり, ベンゼンスルホン酸が生成する。


■問題⑨ ベンゼンに濃硝酸と濃硫酸の混合物を加えて温めると,ニトロベンゼンが生成する。


■問題⑩ ベンゼンに硫酸と塩化アルミニウムAlCl3の触媒下で,プロピンを付加させると,クメンが生成する。


■問題⑪ ベンゼンに鉄粉の存在下で,塩素を作用させると,ヘキサクロロシクロヘキサンが生成する。



■問題⑫ ベンゼンに紫外線の照射下で塩素を作用させると,クロロベンゼンが生成する。


■問題⑬ ベンゼンにニッケルを触媒として,水素を付加させると,ヘキサンが生成する。


■問題⑭ ベンゼンは,触媒の存在下で空気酸化されて,無水フタル酸が生成する。



■問題⑮ ナフタレンは,触媒の存在下で空気酸化され,無水フタル酸が生成する。






★解答

□問題①
□解答 …… 正しい。

ベンゼンは,無極性分子のため水に溶けにくいですが,無極性溶媒である有機溶媒にはよく溶けます。
以前は,有機溶媒として用いられてきましたが,毒性が強いため現在ではほとんど使われません。


□問題②
□解答 …… 正しい。

ベンゼンは,揮発性で特有の芳香をもつ液体で,引火しやすく有毒です。

□問題③
□解答 …… 正しい。

ベンゼンの６個の炭素原子は正六角形構造で，同一平面上にあります。水素原子も同一平面上で,結合角はすべて120°となっています。
シクロヘキサンC6H12は,いす形,舟形の立体構造でしたね。




□問題④
□解答 …… 誤り。

ベンゼン環の炭素原子間の６個の結合は,単結合と二重結合が交互に繰り返された構造を持ち,炭素間の結合は単結合と二重結合が瞬間的に行き来しています。
このような状態を共鳴といい,炭素間の結合は単結合と二重結合の中間的な性質を示します。

炭素間の結合の強さは,
三重結合＞二重結合＞ベンゼン環＞単結合となり,
炭素間の結合距離は,
単結合＞ベンゼン環＞二重結合＞三重結合となります。

本問は,ベンゼン環とメチル基の炭素-炭素間の結合は
単結合なので,ベンゼン環部分の炭素-炭素間の結合距離より長くなります。

Ponit!　炭素間の結合距離
C－C(1.54nm)＞ベンゼン環(1.4nm)＞C＝C(1.34nm)＞C≡C(1.20nm)


□問題⑤
□解答 …… 誤り。

ベンゼンのH原子２個をメチル基(-CH3)に置換した芳香族炭化水素をキシレンといい,キシレンには,３種類(o-キシレン,m-キシレン,p-キシレン)の異性体が存在します。
１つのメチル基から最も近い位置をオルト位(o- ),１つ離れた位置をメタ位(m-),最も離れた位置をパラ位(p-)といいます。




□問題⑥
□解答 …… 正しい。

　
ベンゼンC6H6は,アセチレンC2H2と同じ組成式で炭素含有率が大きいため,空気中で燃やすと多量のすすを出します。

Ponit!
多量のすすとあったら,ベンゼンとアセチレン!


□問題⑦
□解答 …… 誤り。

エチレンではなく,アセチレンに触媒を用いて３分子を重合させると,ベンゼンが生成します。



□問題⑧
□解答 …… 誤り。

濃塩酸ではなく,濃硫酸を加えて加熱すると,ベンゼンスルホン酸が生成します。
ベンゼンの水素原子がとスルホ基(-SO3H)で置き換わる反応をスルホン化といい,ベンゼンスルホン酸は,白色(無色)の結晶でスルホ基は,硫酸同様に強酸性を示します。

Ponit!　酸の強さ
塩酸＞硫酸＞スルホン酸＞カルボン酸＞炭酸＞フェノール類



□問題⑨
□解答 …… 正しい。

濃硝酸と濃硫酸の混合物を混酸といい,約60℃で反応させると,ニトロベンゼンが生成します。ベンゼンの水素原子がニトロ基(-NO2)で置き換わる反応をニトロ化といい,ニトロベンゼンは,淡黄色の液体で,中性の化合物です。





□問題⑩
□解答 …… 誤り。


プロピンC3H4ではなく,プロピレンC3H6を付加させると,クメンが生成します。
さらに,クメンを空気酸化させ,クメンヒドロペルオキシドとし,希硫酸で分解するとアセトンとフェノールが生成します。
この方法をクメン法といい,現在日本では,この方法でフェノールが製造されています。
プロピレンの二重結合にベンゼンが付加するということに注意してくださいね！

□問題⑪
□解答 …… 正しい。

ベンゼンに鉄粉Feの存在下で,塩素Cl2を作用させると,置換反応(塩素化)が起こり,クロロベンゼンが生成します。
ベンゼンの水素原子が-Clで置き換わる反応を塩素化(-Brで置き換わる反応を臭素化)といい,一般に,ハロゲンで置き換わる反応をハロゲン化といいます。



□問題⑫
□解答 …… 誤り。

ベンゼンに紫外線(or光)の照射下で塩素Cl2を作用させると,付加反応が起こりヘキサクロロシクロヘキサンが生成します。
ベンゼンと塩素の反応は,「鉄粉の存在下」と「光・紫外線の存在下」では生成する物質は異なります。
超頻出なので,くらべてつなげて覚えてください。


Ponit!　ベンゼンとCl2との反応
鉄粉の存在下→ 置換反応 → クロロベンゼン
光・紫外線の照射下 → 付加反応 → ヘキサクロロシクロヘキサン


□問題⑬
□解答 …… 誤り。

問題⑫と同様に,付加反応が起こり,ヘキサンではなくシクロヘキサンが生成します。
ベンゼンは,安定な構造のため,付加反応は起こりにくいのですが,ニッケルNiなどの触媒の下では,付加反応を起こします。





□問題⑭
□解答 …… 誤り。

ベンゼンを酸化バナジウム(Ⅴ)V2O5などの触媒の存在下で酸化すると,無水フタル酸ではなくて,無水マレイン酸が生成します。
ベンゼンは安定な構造をもつため,酸化されにくいのですが,触媒の存在下では,空気酸化されて,ベンゼン環が開裂します。


□問題⑮
□解答 …… 正しい。

問題⑭と同様に,触媒の存在下では,空気酸化されて,ベンゼン環の１つが開裂します。
ナフタレンは,特有のにおいをもつ無色の結晶で,昇華性があり防虫剤として用いられることも覚えてください。