2024年08月13日

高校化学「有機物」あるアルケン1molを完全燃焼させるのに必要な酸素は3molだった…

高校化学「有機物」あるアルケン1molを完全燃焼させるのに必要な酸素は3molだった…

■問題

あるアルケン1molを完全燃焼させるのに必要な酸素は3molだった。このアルケンの分子式を求めよ。


↓解答はこのお知らせの下に↓

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■解答解説

アルケンは二重結合を1つもつ鎖式炭化水素です。
だから、分子式は一般的に

n2n

と表すことができます。

これが完全燃焼するときの化学反応式は、

n2n+(3/2)nO2→nCO2+nH2

このようになりますね。

今回の問題では、アルケン1molに対して酸素3molだから、

(3/2)n=3
  3n=6
   n=2

この式におけるnの値は2となります。

よって求める分子式は、

24


◆関連項目
脂肪族炭化水素


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2024年08月11日

高校化学「有機物」ある炭化水素1molを完全燃焼させたところ、二酸化炭素4molと水4molが…

高校化学「有機物」ある炭化水素1molを完全燃焼させたところ、二酸化炭素4molと水4molが…

■問題

ある炭化水素1molを完全燃焼させたところ、二酸化炭素4molと水4molが生成した。この炭化水素の分子式を求めよ。


↓解答はこのお知らせの下に↓

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■解答解説

炭化水素1molを完全燃焼させたところ、二酸化炭素は4mol生じた。
二酸化炭素はCO2だから、この炭化水素には炭素が4mol含まれている。と推定できます。

水はH2Oで、4mol生じた。とあるので、水素は水の2倍の物質量の8mol含まれていると考えられます。

ということは、求める分子式は・・・

48

ですね!


◆関連項目
脂肪族炭化水素


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2024年08月05日

高校化学「有機物」アルケンにオゾンを作用させると、オゾン分解と呼ばれる反応によって…

高校化学「有機物」アルケンにオゾンを作用させると、オゾン分解と呼ばれる反応によって…

■問題

アルケンにオゾンを作用させると、オゾン分解と呼ばれる反応によってケトンまたはアルデヒドを得ることができる。

\   /   \       /
 C=C  →  C=O+O=C
/   \   /       \

この反応を用いて分子量が70のアルケンの二重結合を切断すると、アセトアルデヒドとアセトンを生じた。
このアルケンの構造式を示せ。


↓解答はこのお知らせの下に↓

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■解答解説

まず、アルケンとは不飽和炭化水素うちのひとつで、二重結合を一つもっています。
コレにオゾンを作用させるとこの二重結合が切断されて、カルボニル基をもつ2つの化合物が生じる。という反応がおこります。

そして、この反応がおこった結果、アセトアルデヒドとアセトンができたようです。

分子量は70とわかっているので、まずはアルケンCn2nから、炭素数を求めます。
n×12+2n=70より、14n=70だから、n=5
つまり、このアルケンの炭素数は5で、分子式はC510ですね。

アセトアルデヒドはCH3CHO、アセトンはCH3COCH3だから、
このアルケンはこのままアセトアルデヒドとアセトンをつなげた構造になりそうです。

アルデヒドとケトンはどちらも、CとOが二重結合をしている構造を持っています。その二重結合の部分が、切断される前はC同士でつながっていたと考えられるので求める炭化水素は・・・

CH3   CH3
  \   /
   C=C
  /   \
 H     CH3

このような構造式になります。


◆関連項目
アルケン
アルデヒドケトン
脂肪族炭化水素


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2024年08月04日

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼B

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼B

■問題

アルカンについて、次の問いに答えよ。

(1) アルカン1分子中の炭素原子数をnとして、その分子式を示せ。

(2) (1)で表したアルカンを完全燃焼した場合の化学反応式を答えよ。

(3) あるアルカン1molを完全燃焼させるのに必要な酸素は5molだったという。このアルカン分子式と化合物名を答えよ。


↓(3)の解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

(2)で、アルカンが完全燃焼した場合の化学反応式を表しました。

n2n+2+{(3n+1)/2}O2→nCO2+(n+1)H2

(3)では、アルカン1molを燃焼させるのに必要な酸素が5molだったという設定になっています。
ということは、化学反応式の酸素の係数が5になる。と考えられます。
つまり、

(3n+1)/2=5

です。
これを解くと、

3n+1=10
  3n=9
   n=3

n=3を代入すると、求めるアルカンの分子式は

38

となります。

これはプロパンですね!


この問題の最初に戻る→炭素原子数をnとしたときの分子式



◆関連項目
アルカン
脂肪族炭化水素


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2024年08月03日

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼A

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼A

■問題

アルカンについて、次の問いに答えよ。

(1) アルカン1分子中の炭素原子数をnとして、その分子式を示せ。

(2) (1)で表したアルカンを完全燃焼した場合の化学反応式を答えよ。


↓(2)の解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

(1)で、アルカンの分子式は

n2n+2

であることがわかりました。
これが完全燃焼した場合の化学反応式を答えます。
炭化水素なので、もちろん反応後は、二酸化炭素と水ができます。
まずは係数はおいといて式を書けば、

n2n+2+O2→CO2+H2

ですね。
さらに、炭素と水素の個数に注意して係数を決めると・・・

n2n+2+{(3n+1)/2}O2→nCO2+(n+1)H2

このようになります。


次の問題→酸素が5mol必要だった場合


◆関連項目
アルカン
脂肪族炭化水素


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2024年08月02日

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼@

高校化学「有機物」アルカンの式と燃焼@

■問題

アルカンについて、次の問いに答えよ。

(1) アルカン1分子中の炭素原子数をnとして、その分子式を示せ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

アルカンは鎖式飽和炭化水素です。
Cに最大限Hがついたもの。と考えられます。

例えば炭素数3のアルカンの構造式は、

  H H H
  | | |
H−C−C−C−H
  | | |
  H H H

このようになります。
炭素3個に対してHが8個くっついていますね。

炭素がもう一つ増えれば、炭素4個に対してHは10個。
さらに増えれば炭素5個に対してHは12個・・・

このように増えると推定できますね。
これをnを用いた分子式で表すと、

n2n+2

となります。


次の問題→完全燃焼した場合


◆関連項目
アルカン
脂肪族炭化水素


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2024年08月01日

高校化学「有機物」官能基による有機物の分類B

高校化学「有機物」官能基による有機物の分類B

■問題

次の化合物について問いに答えよ。

@CH3CHO,ACH3COCH3,BC25COOH,CC25OH,DC65NO2,ECH3NH2

(1) それぞれの化合物の下線部の官能基の名称を答えよ。

(2) それぞれの化合物の一般名を答えよ。

(3) @〜Eの物質のうち、酸性を示すもの、塩基性を示すものをそれぞれ選べ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

カルボキシ基をもつカルボン酸は酸性です。

アミノ基をもつアミンは塩基性です。

というわけで、解答は

酸性・・・B
塩基性・・・E


この問題の最初に戻る→官能基の名称


◆関連項目
カルボン酸エステル
官能基の表
脂肪族炭化水素


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高校化学「有機物」官能基による有機物の分類A

高校化学「有機物」官能基による有機物の分類A

■問題

次の化合物について問いに答えよ。

@CH3CHO,ACH3COCH3,BC25COOH,CC25OH,DC65NO2,ECH3NH2

(1) それぞれの化合物の下線部の官能基の名称を答えよ。

(2) それぞれの化合物の一般名を答えよ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

有機物を官能基によって分類した場合の名称を一般名といいます。

@CH3CHO
−CHOは「アルデヒド基」です。→アルデヒド

ACH3COCH3
−CO−は「カルボニル基」です。→ケトン

BC25COOH
−COOHは「カルボキシ基」です。→カルボン酸

CC25OH
−OHは「ヒドロキシ基」です。→アルコール

DC65NO2
−NO2は「ニトロ基」です。→ニトロ化合物

ECH3NH2
−NH2は「アミノ基」です。→アミン


次の問題→酸性、塩基性の物質


◆関連項目
カルボン酸エステル
官能基の表
脂肪族炭化水素


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2024年07月31日

高校化学「有機物」官能基による有機物の分類@

高校化学「有機物」官能基による有機物の分類@

■問題

次の化合物について問いに答えよ。

@CH3CHO,ACH3COCH3,BC25COOH,CC25OH,DC65NO2,ECH3NH2

(1) それぞれの化合物の下線部の官能基の名称を答えよ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

@CH3CHO
−CHOは「アルデヒド基」です。

ACH3COCH3
−CO−は「カルボニル基」です。

BC25COOH
−COOHは「カルボキシ基」です。

CC25OH
−OHは「ヒドロキシ基」です。

DC65NO2
−NO2は「ニトロ基」です。

ECH3NH2
−NH2は「アミノ基」です。


次の問題→一般名


◆関連項目
カルボン酸エステル
官能基の表
脂肪族炭化水素


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2024年07月29日

高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたときB

高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたときB

■問題

炭素、水素、酸素からなる分子量60の鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたところ、二酸化炭素が17.6mg,水が7.20mg得られた。

(1) この化合物の組成式と分子式を求めよ。

(2) この化合物がカルボン酸であるとき、考えられる示性式を答えよ。

(3) この化合物がエステルであるとき、考えられる示性式を答えよ。


↓(3)の解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

(1)より、分子式はC242であることがわかっています。

エステルはエステル結合−COO−をもちます。
炭素数・水素数を考慮すると、答えるべき示性式は

H−COO−CH3

ですね。

物質名はギ酸メチルです。


最初に戻る→組成式と分子式


◆関連項目
カルボン酸エステル
官能基の表
脂肪族炭化水素


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2024年07月28日

高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたときA

高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたときA

■問題

炭素、水素、酸素からなる分子量60の鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたところ、二酸化炭素が17.6mg,水が7.20mg得られた。

(1) この化合物の組成式と分子式を求めよ。

(2) この化合物がカルボン酸であるとき、考えられる示性式を答えよ。


↓(2)の解答解説はお知らせの下↓


====================== お知らせ ========================

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■解答解説

(1)より、分子式はC242であることがわかっています。

カルボン酸は−COOHの官能基を持っているので、

CH3COOH

ですね。

物質名は酢酸です。


次の問題→エステルのとき


◆関連項目
カルボン酸エステル
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高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたとき@

高校化学「有機物」鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたとき@

■問題

炭素、水素、酸素からなる分子量60の鎖式化合物12.0mgを完全燃焼させたところ、二酸化炭素が17.6mg,水が7.20mg得られた。

(1) この化合物の組成式と分子式を求めよ。


↓解答解説はお知らせの下↓


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■解答解説

与えられた質量から、まずはそれぞれの物質の物質量を求めます。

CO2=44,H2O=18だから、

二酸化炭素は、
17.6mg=17.6×10-3/44=0.4×10-3mol

水は
7.20mg=7.20×10-3/18=0.4×10-3mol

鎖式化合物は、
12.0mg=12.0×10-3/60=0.2×10-3mol

ですね。
さらに、C,H,Oの質量を求めていきます。

CO2は0.4×10-3molだから、Cだけの質量は12×0.4×10-3=4.8×10-3

2Oも0.4×10-3molだから、Hは0.8×10-3molで、Hだけの質量は、1×0.4×10-3×2=0.8×10-3


もとの物質は12.0mgだから、C,Hを引いた残りがOの質量になります。

12.0−4.8−0.8=6.4mg

だからOの物質量は、6.4mg=6.4×10-3/16=0.4×10-3molです。

というわけで、C:H:O=0.4:0.8:0.4=1:2:1
つまり、組成式はCH2Oとなります。

12+2+16=30で、分子量は60だから、分子式はC242ですね!


次の問題→カルボン酸のとき


◆関連項目
カルボン酸エステル
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2024年07月25日

高校化学「有機物」炭酸水素ナトリウムと反応して気体を発生する化合物

高校化学「有機物」炭酸水素ナトリウムと反応して気体を発生する化合物

■問題

次の記述に当てはまる化合物を構造式で答えよ。

(1) 分子式がC26Oで、水に溶けやすく、ナトリウムと反応して水素を発生する。

(2) 分子式がC242で、炭酸水素ナトリウム水溶液と反応し、気体を発生して溶ける。


↓(2)の解答解説はお知らせの下に↓


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■解答解説

「炭酸水素ナトリウム水溶液と反応する」ということは、炭酸より強い酸ですね。
「弱酸の塩+強酸→強酸の塩+弱酸」のパターンに該当すると考えられます。

有機物で炭酸より強い酸といえば、カルボン酸です。
つまり、−COOHの官能基を持ちます。

というわけで、

CH3−COOH

これは酢酸です。

ちなみに反応式は、

CH3COOH+NaHCO3→CH3COONa+CO2+H2

となります。


(1)に戻る→26Oのとき


◆関連項目
カルボン酸
官能基の表
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2024年07月23日

高校化学「有機物」ナトリウムと反応して水素を発生する化合物

高校化学「有機物」ナトリウムと反応して水素を発生する化合物

■問題

次の記述に当てはまる化合物を構造式で答えよ。

(1) 分子式がC26Oで、水に溶けやすく、ナトリウムと反応して水素を発生する。


↓解答解説はお知らせの下に↓


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■解答解説

「ナトリウムと反応して水素を発生する」という記述は、アルコールの特徴ですね。
つまり、この化合物は−OHヒドロキシ基を持ちます。

炭素数2,水素数6だから、

CH3−CH2−OH

エタノールですね!


次の問題→2H4O2の場合


◆関連項目
アルコール
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2024年07月22日

高校化学「有機物」アルデヒドとケトンの式、性質B

高校化学「有機物」アルデヒドとケトンの式、性質B

■問題

分子式C36Oで示される化合物には、アルデヒドとケトンがある。

(1) アルデヒドとケトンの構造式と物質名をそれぞれ答えよ。

(2) (1)の2つの物質のうち、還元作用を示すもの、ヨードホルム反応を示すものをそれぞれ答えよ。

(3) (1)のアルデヒドを酸化して得られる物質は何か?また、酸化すると(1)のケトンになるアルコールは何か?それぞれ答えよ。


↓(3)の解答解説はお知らせの下に↓


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■解答解説

アルデヒドを酸化するとカルボン酸になります。
アルデヒドのCHOのところにOがもう一個入ってCOOHになる。というイメージですね。
つまり、

CH3−CH2−CHOがCH3−CH2−COOHになります。

このカルボン酸は「プロピオン酸」ですね。


アルコールのうち、酸化するとケトンになるのは、第2級アルコールです。
R−CH(OH)−Rの形のアルコールを酸化すると、ケトンができますね。

酸化したらアセトンになるのだから、炭素数3のアルコールで、

CH3−CH(OH)−CH3

です。
これは「2−プロパノール」です。


最初に戻る→(1) アルデヒドとケトンの構造式と物質名


◆関連項目
アルコールカルボン酸
ケトンアルデヒド
銀鏡反応フェーリング反応ヨードホルム反応
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2024年07月21日

高校化学「有機物」アルデヒドとケトンの式、性質A

高校化学「有機物」アルデヒドとケトンの式、性質A

■問題

分子式C36Oで示される化合物には、アルデヒドとケトンがある。

(1) アルデヒドとケトンの構造式と物質名をそれぞれ答えよ。

(2) (1)の2つの物質のうち、還元作用を示すもの、ヨードホルム反応を示すものをそれぞれ答えよ。


↓解答解説はお知らせの下に↓


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■解答解説

2つの物質は、

プロピオンアルデヒドCH3−CH2−CHO



アセトンCH3−CO−CH3

です。

還元作用といえば銀鏡反応やフェーリング反応で、これらに陽性なのはアルデヒドです。
つまり、これら2つの化合物のうち還元作用を示すのは「プロピオンアルデヒド」です。

ヨードホルム反応といえばケトンですね。
つまり、ヨードホルム反応を示すのは「アセトン」です。


次の問題→酸化したとき


◆関連項目
ケトンアルデヒド
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高校化学「有機物」アルデヒドとケトンの式、性質@

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■問題

分子式C36Oで示される化合物には、アルデヒドとケトンがある。

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■解答解説

アルデヒドは−CHO、ケトンは−CO−の官能基を持っています。
分子式がC36Oとなって、これらの官能基をもつ化合物を考えます。

まずアルデヒドの場合。
官能基でCHOを1個ずつ使うので、残りはCが2個とHが5個だから、

CH3−CH2−CHO

このような形になります。
炭素数3のアルデヒドだから、名称は「プロピオンアルデヒド」となります。


続いてケトンの場合。
−CO−の構造になり、両側に炭化水素がつく形になります。
つまり、

CH3−CO−CH3

ですね。
これは最も代表的なケトンの「アセトン」です。


次の問題→還元作用、ヨードホルム反応


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2024年07月19日

高校化学(用語)「ヨードホルム反応」

高校化学(用語)「ヨードホルム反応」

★ヨードホルム反応(iodoform reaction)

アセチル基CH3CO−をもつ化合物が、ヨウ素の塩基性水溶液と反応してヨードホルムCHI3の黄色沈殿を生じる反応。
エタノール、2−プロパノール、アセトン、アセトアルデヒドなどでこの反応がおこる。


有機物の判別をする問題で「特有の臭気を有する黄色の化合物Iが沈殿し」などの記述があれば、ヨードホルム反応陽性で、アセチル基や酸化するとアセチル基になる構造を持っていると推定できます。
100%確実というわけではありませんが、「ヨードホルム反応陽性なら、ケトンかアルコール」と考えて問題に取り組む人も多いと思います。


◆関連項目
アルコールケトンアルデヒドフェーリング反応
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2024年07月06日

高校化学「有機物」油脂の分類と性質

高校化学「有機物」油脂の分類と性質

■問題

次の文章の空欄に適語を入れよ。

油脂は高級脂肪酸と(@)の(A)である。大豆油のように室温で液体のものを(B)、牛脂のように室温で固体のものを(C)という。脂肪酸の不飽和の度合いが(D)油脂は室温で液体であり、空気中で酸化されて固体になりやすいので(E)と呼ばれる。また、ニッケルなどを触媒として、炭素原子間の二重結合に水素を付加させると固体になる。このようにして作られた油脂は(F)と呼ばれ、マーガリンなどの原料になる。


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■解答

@グリセリン、Aエステル、B脂肪油、C脂肪、D大きい、E乾性油、F硬化油

油脂は高級脂肪酸とグリセリンエステルである。大豆油のように室温で液体のものを脂肪油、牛脂のように室温で固体のものを脂肪という。脂肪酸の不飽和の度合いが大きい油脂は室温で液体であり、空気中で酸化されて固体になりやすいので乾性油と呼ばれる。また、ニッケルなどを触媒として、炭素原子間の二重結合に水素を付加させると固体になる。このようにして作られた油脂は硬化油と呼ばれ、マーガリンなどの原料になる。


◆関連項目
油脂エステル
脂肪族炭化水素


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2024年07月05日

高校化学「有機物」メタノール・プロパノールの反応D

高校化学「有機物」メタノール・プロパノールの反応D

■問題

アルコールA,B,C,Dは、メタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−メチル−2−プロパノールのいずれかである。
A,B,C,Dをそれぞれ酸化したところ、AからはアルデヒドEが、BからはケトンFが、CからはアルデヒドGが得られた。Dはほとんど酸化されなかった。
さらに、アルデヒドEとGは容易に酸化されて、それぞれカルボン酸HとIになった。Iは銀鏡反応を示した。
ケトンFは酢酸カルシウムを乾留することでも得られる。

(1) アルコールA,B,C,Dの物質名を答えよ。
(2) 化合物E,F,G,H,Iの化学式を答えよ。
(3) 6.4gの化合物Cを全て酸化して化合物Iにしたとき、得られるIの質量を求めよ。
(4) 「ケトンFは酢酸カルシウムを乾留することでも得られる」この記述の反応を化学反応式で答えよ。
(5) 化合物Hに炭酸水素ナトリウム水溶液を加えたときにおこる反応を化学反応式で答えよ。


この記事では(5)を解説します。


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■解答

化合物Hはプロピオン酸CH3CH2COOHです。
カルボン酸は炭酸より強い酸なので、炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると、

「弱酸の塩+強酸→強酸の塩+弱酸」

このパターンの反応が起こります。
つまり、

CH3CH2COOH+NaHCO3→CH3CH2COONa+H2+CO3


この問題の最初に戻る→アルコールA,B,C,Dの物質名


◆関連項目
アルコールケトンアルデヒドカルボン酸
官能基の表
銀鏡反応
脂肪族炭化水素


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posted by えま at 21:00| Comment(0) | TrackBack(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
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