2020年10月03日

高校化学(用語)「水素結合」

高校化学(用語)「水素結合」

★水素結合(hydrogen bond)

分子間力のうち、電気陰性度の大きいF,O,Nなどと水素原子が介在し、静電気的な引力によって生じる結合のこと。
水素結合による引力は、極性分子間に働く引力やファンデルワールス力よりも強い。


水は分子量が小さいのに、融点・沸点が高いのは、水分子は水素結合を持っているからですね。
分子量が大きければ沸点が高い。という傾向があります。でも、水素結合を持っている分子同士は静電気的な引力が働くので、質量による引力よりもはるかに大きな引力が働き、その他の分子よりもはるかに高い沸点を示します。

例えば、構造が似ているH2OとH2Sを比べると、水素結合を持っている水は分子量18なのに沸点は100℃で、硫化水素は分子量34なのに−85.5℃です。
分子量は水が約半分なのに、沸点は水の方がはるかに高いですね。これは水素結合による静電気的な引力のせいであると考えられます。


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2020年07月20日

高校化学(用語)「塩酸」

高校化学(用語)「塩酸」

★塩酸(hydrochloric acid)

塩化水素(HCl)の水溶液を塩酸という。最も代表的な1価の強酸。


溶質としてのHClのことも「塩酸」と言う場合もあるので、問題で塩酸が登場したときは、文脈をしっかり捉えて、水溶液のことを言っているのか、溶質のことを言っているのか注意する必要があります。


かの有名な洗剤「サンポール」の主成分は塩酸です!



◆関連問題
1.0molのZnと4.0molのHClを含む塩酸とを反応させると、Znが全て溶けた。残ったHClは何molか?


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2020年07月19日

高校化学・物理(用語)「有効数字」

高校化学・物理(用語)「有効数字」

★有効数字(significant figure)

理科で扱う数値は基本的に測定値であり、意味のある範囲の数値を有効数字という。


例えば、√2=1.41421356…と限りなく続く小数(無理数)ですが、

有効数字2桁ならば、√2≒1.4
有効数字3桁ならば、√2≒1.41

などとなります。
目盛りで判断できるスケールよりも大幅に小さいスケールの値は判別不可能で、それ以下の値は考えても意味がないので、意味のある範囲がどこまでなのかを表すのが「有効数字」というわけです。

実際は実験器具の精度によって異なりますが、高校までの計算問題では、有効数字2桁の場合が多いです。

異なる精度の値が混在するときは、基本的に最も少ない桁数に合わせます。


◆関連問題
(1) 1.0molのZnと4.0molのHClを含む塩酸とを反応させると、Znが全て溶けた。残ったHClは何molか?
(2) 0.20molのZnと0.50molのHClを反応させると、どちらが何mol残るか?
(3) 2.6gの亜鉛と0.10mol/Lの塩酸500mLを反応させると、どちらが何mol残るか?


100均の定規でもちろん問題ありませんが、こういうちょっと良いものを使うと、テンション上がったりしますよね!



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2020年07月18日

高校化学「化学反応式と量的関係」2.6gのZnと0.10mol/LのHCl

高校化学「化学反応式と量的関係」「2.6gのZnと0.10mol/LのHCl」

■問題

亜鉛Znと塩酸(HCl水溶液)の反応について、次の問いに答えよ。
Zn+2HCl→ZnCl2+H2

(3) 2.6gの亜鉛と0.10mol/Lの塩酸500mLを反応させると、どちらが何mol残るか?


化学反応式が与えられているので、係数に注意して利用していきましょう!


化学も「精講」シリーズは良いと思います。



■解説

化学反応式の係数は、反応する粒子の個数の比を表します。
問題で与えられた化学反応式は

Zn+2HCl→ZnCl2+H2

ですね。
この反応式から、ZnとHClは1:2の割合で反応することがわかります。


今回の問題では、2.6gの亜鉛と0.10mol/Lの塩酸500mLを反応させます。

まず亜鉛が何molか求めます。Zn=65なので、2.6/65=0.2/5=0.04mol
です。

塩酸に含まれるHClは、与えられたモル濃度と体積を掛けて、0.10×0.5=0.05mol
です。

これらは1:2の割合で反応するので、

@亜鉛が全て使われたとすると、0.04×2=0.08molのHClが必要です。

AHClか全て使われたとすると、0.05×1/2=0.025molの亜鉛が必要です。

ということは、HClが全部使われて、Znが残ることがわかります。
Aの場合使われる亜鉛は0.025molなので、残りは0.04−0.025=0.015mol

有効数字2桁で指数を使って表せば、1.5×10^(-2)mol


◆関連問題
(1) 1.0molのZnと4.0molのHClを含む塩酸とを反応させると、Znが全て溶けた。残ったHClは何molか?
(2) 0.20molのZnと0.50molのHClを反応させると、どちらが何mol残るか?


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2020年07月01日

高校化学「溶解度」「50℃の硝酸カリウム水溶液」

高校化学「溶解度」「50℃の硝酸カリウム水溶液」

■ 問題

50℃の硝酸カリウム飽和水溶液70gから水を完全に蒸発させると、何gの結晶が得られるか求めよ。ただし、50℃における硝酸カリウムの溶解度を85とする。


溶解度とは100gの水に何gの溶質が溶けるかを表した値です。


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■ 解答解説

50℃の硝酸カリウム溶解度は85なので、100gの水に85gまで解けることがわかります。

100gの水に85g溶けるので、飽和溶液185gがあればそのうちの85gが硝酸カリウムである。というわけです。

この問題では水を完全に蒸発させるので、もともと含まれていた硝酸カリウムだけが残る。と考えられます。
つまり、70gの飽和水溶液に含まれていた硝酸カリウムの質量を求めれば良いですね。

理科の計算では、比の式を作るとやりやすいと思います。
「溶液:溶質=溶液:溶質」という関係で式を作ってみると、

185:85=70:x
  185x=85×70
     x=85×70/185
     x=32.1…

よって、32gの結晶ができることがわかりました。


関連問題
「質量パーセント濃度」「30℃の硝酸カリウム水溶液」


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2020年06月29日

高校化学(用語)「密度」

高校化学(用語)「密度」

★密度(density)

高校までの化学で出てくる密度は通常、1cm^3あたり何gか?を表す値です。
単位は[g/cm^3]または[g/mL]で表されることが多いです。

単位の斜線は割り算なので、gをmLで割った値が密度である。ということもできます。

実際の問題では、「密度×体積=質量」「1L=1000mL=1000cm^3」などと複合して利用することも多いことを意識しておくと良いと思います。


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関連問題
「濃度の変換」「36.5%の塩酸」


密度測定用の立体です。無意味に欲しくなりますね(笑)



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高校化学「濃度の変換」「36.5%の塩酸」

高校化学「濃度の変換」「36.5%の塩酸」

■ 問題

36.5%の塩酸のモル濃度を求めよ。ただし、この塩酸の密度を1.20g/cm^3とする。


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■ 解答解説

質量パーセント濃度が49%、密度が1.6g/mLの場合の記事でも書いたように、質量パーセント濃度からモル濃度に変換するときは、以下の手順でやることができます。

@密度から溶液1Lの質量を求める。
A溶液1L中の溶質の質量を求める。
B溶質が何モルか求める。
Cつまりそれがモル濃度

この手順に従ってやってみます。

@
今回の問題では、密度は1.20g/cm^3なので、1Lの質量は1000倍して、1.20×1000=1200[g]

A
水溶液1Lの質量は1200gで、このうちの36.5%がHClです。だから、
1200×36.5/100=12×36.5[g]

ちなみに、モルに直すためにあとで36.5で割るので、ここではあえて「12×36.5」は計算せずにそのままにしておきます。
その方が計算が楽である。というだけなので、もちろん計算してしまっても問題はありません。

B
溶質は12×36.5gであることがわかったので、これが何molなのかを計算します。
HCl=1+35.5=36.5だから、塩酸は1molで36.5gです。
12×36.5gを36.5で割って、
溶質の物質量は、12×36.5÷36.5=12[mol]

C
1Lの水溶液に溶質が12mol含まれていることがわかったので、12がそのままモル濃度になります。
つまり求めるモル濃度は

12[mol/L]

これで完成です!


関連問題
質量パーセント濃度が49%、密度が1.6g/mLの場合
質量パーセント濃度の求め方


塩酸普通に売ってます。さび取りや、便器の頑固な水垢(尿石?)を落とすために使うこともできるそうです。



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2020年06月28日

高校化学(用語)「モル濃度」

高校化学(用語)「モル濃度」

★モル濃度(molar concentration)

モル濃度は一定量の溶液に含まれる溶質の物質量を表します。

通常は「1Lの溶液に含まれる溶質の物質量」です。単位は[mol/L]となります。

「溶液の体積が1L」であることをしっかり覚えておいた方がよいです。
溶媒を1L用意して溶質を溶かした場合は、正確には1Lにならないことを突いてくる問題も考えられます。

単位の記号の/は、計算としては÷を表すことを利用して、「モル÷リットル」と覚えておくと計算に役立つ場合があります。

ちなみに、モル濃度はpHや化学平衡などでも必須の項目です。


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30℃の硝酸カリウム水溶液の濃度
質量パーセント濃度の求め方


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2020年06月27日

高校化学(用語)「溶液」

高校化学(用語)「溶液」

★溶液(solution)

「溶液=溶質+溶媒」

溶質は溶かす物質、溶媒は溶質が解ける液体のことです。
例えば食塩水なら、「溶液=食塩水」「溶質=食塩」「溶媒=水」です。
質量パーセント濃度、モル濃度の計算などで必ず登場します。


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関連問題
30℃の硝酸カリウム水溶液の濃度
質量パーセント濃度の求め方


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2020年06月26日

高校化学(用語)「質量パーセント濃度」

高校化学(用語)「質量パーセント濃度」

★質量パーセント濃度(percent concentration of mass)

質量パーセント濃度は、いわゆる「濃度」のことで、一定量の溶液に含まれる溶質の質量の割合を表します。
通常はグラム単位で計算し、

質量パーセント濃度=(溶質/溶液)×100

で求めることができます。
分母は溶媒ではなく溶液です。
「溶液=溶質+溶媒」だから、「水100gに食塩10gを加えた」という場合なら分母は100ではなく110になることを意識しておくとよいと思います。


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30℃の硝酸カリウム水溶液の濃度
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2020年06月25日

高校化学(用語)「溶解度」

高校化学(用語)「溶解度」

★溶解度(solubility)

溶解度とは、一定量の溶媒に解ける溶質の限界量のことです。
中学理科や高校化学では、水100gに解ける溶質の限界量の場合がほとんどです。
温度が変わると溶解度も変わり、その変化のしかたをグラフに表したものが、溶解度曲線です。
質量パーセント濃度や再結晶による析出の問題などによく登場します。


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30℃の硝酸カリウム水溶液の濃度
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2020年06月24日

高校化学「溶解度」「質量パーセント濃度」「30℃の硝酸カリウム水溶液」

高校化学「溶解度」「質量パーセント濃度」「30℃の硝酸カリウム水溶液」

■ 問題

30℃における硝酸カリウム水溶液の飽和水溶液の質量パーセント濃度はいくらか求めよ。ただし、30℃における硝酸カリウムの溶解度を45とする。


溶解度とは100gの水に何gの溶質が溶けるかを表した値です。


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■ 解答解説

30℃の硝酸カリウム溶解度は45なので、100gの水に45gまで解けることがわかります。

「100gの水に45g溶けるのだから、45%」

としてしまった人はいませんか?いますよね(笑)
一見すると良さそうですが、実は45%は不正解です。

質量パーセント濃度=(溶質の質量/溶液の質量)×100

いわゆる「濃度」とは「溶液に対する溶質の割合」を表します。この場合「溶液」は「硝酸カリウム水溶液」です。
だから、100gではなく100+45=145gを分母にしなければいけません。

計算してみると、

 (45/145)×100
=(9/29)×100≒31%


関連問題
質量パーセント濃度の求め方


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2020年06月21日

高校化学「質量パーセント濃度」「水100gのとき」

高校化学・中学理科「質量パーセント濃度」「水100gのとき」

■ 問題

20gの水酸化ナトリウムを100gの水に溶かした。この水溶液の質量パーセント濃度を求めよ。


質量パーセント濃度に関する基本的な問題です。
「濃度=溶質/溶液」に注意して求めていきましょう!


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■ 解答解説

「水が100gで、水酸化ナトリウムは20gだから、濃度は20%」と考えがちですが、これはよくある間違いです。

質量パーセント濃度=(溶質/溶液)×100

で求めることができます。

溶液は溶質と溶媒の合計なので、この場合は水と水酸化ナトリウムの合計です。
つまり、100+20=120gが溶液の質量です。

ということで、求める質量パーセント濃度は、

(20/120)×100=(1/6)×100≒16.6…

2桁にすれば、小数第1位を四捨五入して、17%


関連問題
30℃の硝酸カリウム水溶液
モル濃度の問題


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2020年06月18日

高校化学「モル濃度」12[mol/L]の塩酸を水で薄める

高校化学「モル濃度」12[mol/L]の塩酸を水で薄める

■ 問題

12[mol/L]の塩酸を水で薄めて、2.0[mol/L]の塩酸を150[mL]つくりたい。12[mol/L]の塩酸は何mL必要か求めよ。


モル濃度に関する基本的な問題です。
「モル濃度は1Lに含まれる溶質の物質量」であること、単位の/は÷の意味であることなどを用いて、求めていきましょう!


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■ 解答解説

モル濃度12[mol/L]は、1Lあたり12molの溶質が含まれることを意味します。
これを薄めて、2.0[mol/L]の塩酸150[mL]を作る。という問題です。

まずは、「薄めた塩酸にはHClがどれだけ含まれているか」を考えるとよいと思います。

薄めた方の塩酸は2mol/Lで、150mL=0.15Lだから、含まれる溶質HClをxmolとすると、単位の通りに計算すれば、

2=x/0.15

両辺に0.15をかけると、

2×0.15=x

よって、x=0.3mol

です。

つまり、0.3molの溶質が含まれていれば、2.0mol/Lの塩酸150mLを作ることができる。というわけです。


もとの濃い塩酸12mol/Lの中に、0.3molの溶質HClが含まれるためには、濃い塩酸はどれだけ必要か?を考えます。

これも、求める塩酸の体積をxLとすると、これも単位の通りに式を作れば、

12=0.3/x

このような式ができます。両辺にxを掛けて、計算すると、

12x=0.3
  x=0.3/12
  x=0.025[L]

問題ではmLで答えるので、mLに直せば、

0.025L=25mL

ということで、もとの塩酸は25mL必要である。とわかりました。


関連問題
モルに関する基本問題


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2020年04月21日

高校化学「化学反応式と量的関係」「0.20molのZnと0.50molのHCl」

高校化学「化学反応式と量的関係」「0.20molのZnと0.50molのHCl」

■問題

亜鉛Znと塩酸(HCl水溶液)の反応について、次の問いに答えよ。
Zn+2HCl→ZnCl2+H2

(2) 0.20molのZnと0.50molのHClを反応させると、どちらが何mol残るか?


化学反応式から、それぞれの物質の反応する比率がわかりますね。


化学も「精講」シリーズは良いと思います。



■解説

化学反応式の係数は、反応する粒子の個数の比を表します。
問題で与えられた化学反応式は

Zn+2HCl→ZnCl2+H2

ですね。
この反応式から、ZnとHClは1:2の割合で反応することがわかります。


今回の問題では、Znは0.20molなので、このZnが全て反応するためには、この2倍の0.40molのHClが必要です。
HClは0.50molあるので、0.50−0.40=0.10mol残る。というわけです。


もし、HClが全て反応したとすると、0.50÷2=0.25molのZnが必要です。
Znの用意された量は0.20だから足りないので、HClは全て反応し終わる前になくなってしまうことがわかります。


このように、「Znが全て反応した場合」と「HClが全て反応した場合」の両方をやってみて比較すると、より確実に自信を持って答えられるようになると思います。
めんどくさがらずに、きちんと整理して考えるように心がけましょう!


次の問題→(3) 2.6gの亜鉛と0.10mol/Lの塩酸500mLを反応させると、どちらが何mol残るか?

前の問題→(1) 1.0molのZnと4.0molのHClを含む塩酸とを反応させると、Znが全て溶けた。残ったHClは何molか?


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2020年04月18日

高校化学「化学反応式と量的関係」「1.0molのZnと4.0molのHCl」

高校化学「化学反応式と量的関係」「1.0molのZnと4.0molのHCl」

■問題

亜鉛Znと塩酸(HCl水溶液)の反応について、次の問いに答えよ。
Zn+2HCl→ZnCl2+H2

(1) 1.0molのZnと4.0molのHClを含む塩酸とを反応させると、Znが全て溶けた。残ったHClは何molか?


化学反応式から、それぞれの物質の反応する比率がわかりますね。


化学も「精講」シリーズは良いと思います。



■解説

化学反応式の係数は、反応する粒子の個数の比を表します。
問題で与えられた化学反応式は

Zn+2HCl→ZnCl2+H2

ですね。
この反応式から、ZnとHClは1:2の割合で反応することがわかります。

今回の問題では、反応するZnは1.0molなので、これと反応するHClは2.0molですね。

塩酸にHClは4.0mol含まれていたので、残ったHClは

4.0−2.0=2.0[mol]


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2019年12月27日

高校化学「有機物」「アルコールの反応」

高校化学「有機物」「アルコールの反応」

アルコールの化学反応について空欄に適切な物質名を入れよ。

・エタノールにナトリウムを加えると、水素と(@)を生じる。
・約170℃に加熱した濃硫酸にエタノールを加えると、(A)を生じる。
・約140℃に加熱した濃硫酸にエタノールを加えると、(B)を生じる。
・エタノールに、硫酸酸性で二クロム酸カリウム水溶液を加えて加熱すると、(C)を生じる。
・エタノールに酢酸と少量の濃硫酸を加えて温めると、(D)を生じる。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@ナトリウムエトキシド,Aエチレン,Bジエチルエーテル,Cアセトアルデヒド,D酢酸エチル

・エタノールにナトリウムを加えると、水素とナトリウムエトキシドを生じる。
・約170℃に加熱した濃硫酸にエタノールを加えると、エチレンを生じる。
・約140℃に加熱した濃硫酸にエタノールを加えると、ジメチルエーテルを生じる。
・エタノールに、硫酸酸性で二クロム酸カリウム水溶液を加えて加熱すると、アセトアルデヒドを生じる。
・エタノールに酢酸と少量の濃硫酸を加えて温めると、酢酸エチルを生じる。


エタノールはC2H5OHですね。エタノールは・・・

ナトリウムと反応すれば、C2H5ONa

170℃に加熱した濃硫酸を加えると、分子内脱水がおこり、C2H4

140℃に加熱した濃硫酸を加えると、分子間脱水がおこり、C2H5OC2H5

硫酸酸性で二クロム酸カリウム水溶液を加えると、酸化されてHが奪われてCH3CHO

酢酸と濃硫酸を加えて温めると、酢酸と反応してCH3COOC2H5

のように変化する。というわけです。


関連問題
C5H12Oで表されるアルコール


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2019年12月23日

高校化学「有機物」「フタル酸」

高校化学「有機物」「フタル酸」

フタル酸について空欄に適語を入れよ。

フタル酸は、ベンゼン環に(@)が2つついた構造をしている。(A)を過マンガン酸カリウムで酸化して得られる。
o−(A)からはフタル酸が得られ、フタル酸を加熱すると分子内脱水がおこり、(B)を生じる。
p−(A)からはテレフタル酸が得られる。テレフタル酸は(C)と縮合重合し、(D)を生じる。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@カルボキシ基,Aキシレン,B無水フタル酸,Cエチレングリコール,Dポリエチレンテレフタラート

フタル酸はベンゼン環にカルボキシ基が2つついた構造をしている。キシレンを過マンガン酸カリウムで酸化して得られる。
o−キシレンからはフタル酸が得られ、フタル酸を加熱すると分子内脱水がおこり、無水フタル酸を生じる。
p−キシレンからはテレフタル酸が得られる。テレフタル酸はエチレングリコールと縮合重合し、ポリエチレンテレフタレートを生じる。


o−キシレンは−CH3が隣接しているので、フタル酸の−COOHも隣接している。だから隣り合うCOOH同士で分子内脱水が起こりやすい。
p−キシレンは−CH3がちょうど反対側にあるので、テレフタル酸の−COOHもちょうど反対側にある。だから、−COOHが接続部分となって、他の化合物と結合しやすい。
と理解しておくとよいと思います。

ちなみに、ポリエチレンテレフタラートはPETボトルのPETですね。広く使われている合成高分子化合物です。


関連問題
ベンゼン


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2019年12月21日

高校化学「有機物」「フェノールの反応」

高校化学「有機物」「フェノールの反応」

フェノールの化学反応について空欄に適語を入れよ。

フェノールは
・臭素水を加えると、(@)の白色沈殿を生じる。
・ニトロ化すると、爆発性の(A)が得られる。
・フェノールの水溶液に(B)を加えると、(C)色に呈色する。(フェノールの検出)
・フェノールを水酸化ナトリウム水溶液に溶かし、塩化ベンゼンジアゾニウムの水溶液に加えると、橙色の(D)が生成する。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@2,4,6−トリブロモフェノール,Aピクリン酸,B塩化鉄(V)水溶液,C青紫,Dp−ヒドロキシアゾベンゼン

フェノールは
・臭素水を加えると、2,4,6−トリブロモフェノールの白色沈殿を生じる。
・ニトロ化すると、爆発性のピクリン酸が得られる。
・フェノールの水溶液に塩化鉄(V)水溶液を加えると、青紫色に呈色する。(フェノールの検出)
・フェノールを水酸化ナトリウム水溶液に溶かし、塩化ベンゼンジアゾニウムの水溶液に加えると、橙色のp−ヒドロキシアゾベンゼンが生成する。

ちなみに、ピクリン酸は2,4,6−トリニトロフェノールとも言います。


関連問題
アニリンの性質
アニリン、サリチル酸、フェノール、ニトロベンゼンの分離


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posted by えま at 17:30| Comment(0) | 高校化学 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする

2019年12月15日

高校化学「有機物」「アニリンの反応」

高校化学「有機物」「アニリンの反応」

アニリンの化学反応について空欄に適語を入れよ。

アニリンは
・(@)水溶液を加えると、(A)色に呈色する。(アニリンの検出)
・硫酸酸性で(B)水溶液を反応させると、黒色の染料であるアニリンブラックを生じる。
・無水酢酸と反応させると、(C)を生じる。
・塩酸を加えると、(D)を生じる。
・塩酸酸性で亜硝酸ナトリウムを加えると、(E)を生じる。



解答解説はこのページ下


センター過去問





@さらし粉,A赤紫,B二クロム酸カリウム,Cアセトアニリド,Dアニリン塩酸塩、E塩化ベンゼンジアゾニウム

アニリンは
さらし粉水溶液を加えると、赤紫色に呈色する。(アニリンの検出)
・硫酸酸性で二クロム酸カリウム水溶液を反応させると、黒色の染料であるアニリンブラックを生じる。
・無水酢酸と反応させると、アセトアニリドを生じる。
・塩酸を加えると、アニリン塩酸塩を生じる。
・塩酸酸性で亜硝酸ナトリウムを加えると、塩化ベンゼンジアゾニウムを生じる。


関連問題
アニリンの性質
フェノールの反応
アニリン、サリチル酸、フェノール、ニトロベンゼンの分離


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こんなヤツです
名前:江間淳
年齢:41
職業:プロ家庭教師、AE個別学習室(えまじゅく)代表、翻訳者
ウェブサイトURL:http://www.a-ema.com/
メールアドレス:j@a-ema.com
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