大学入試問題なのですが

質問

最近毎日のように質問させていただいております。
回答してくださる方の中には、「なんでこいつ毎日質問してるんだ？」と
思っている方もいるかと思うので、一応説明しておきますね、
私、大学受験生でありまして、テストを受けてきて、そこでわからなかった所、もしくは自信がない解答だった所
をここで質問させていただいてます。（入試問題には解答が付いてこないので(・_・、)　）
ここに方にはとても感謝しております。。
いつもありがとうございます。

(1)　1atm、27℃で40.1Ｌをしめる密閉容器の中にメタノールと空気の気体が入っている。同音で4.0atmまで圧縮したところ気液平衡になった、そのときの気体部分の体積は9.0Ｌであった。メタノール何ｇが凝縮するか？（空気は凝縮せず、気体は理想気体とする）

(2)　20℃の水100ｇに塩化ナトリウムが36ｇまで溶け、その溶液の密度は1.1ｇ/ｃｍ＾3　となった。このときの溶解度と溶液のの質量％濃度、溶液のモル濃度を求めよ。

(3)デンプン32.4ｇを完全に加水分解すると何ｇのグルコースになるか？

(4)無水酢酸を用いてグルコース1.80ｇを完全に酢酸エステルに変換した。この反応で得られる酢酸エステルな何ｇか？

(5)グルコース36.0ｇのアルコール発酵が完全に進むとしたら、生成するエタノールは何ｇか？

(6)エタノールをＰＣＣとよばれる酸化剤で酸化すると、アセトアルデヒドのみが精製する。エタノール2.30ｇを酸化すると、アセトアルデヒドは何ｇ得られるか？

一つでも、
解答の道筋だけでもいいのでよろしくお願いします。

回答No.7

rei00 · ベストアンサー

sugapi さん今日は。受験生の方だったんですか・・・。メタノ－ルの質問は，大学生の方だと思って回答してしまい（高校生と書かれてあれば，説明の仕方も変えたのですが），わかり難かったのではないでしょうか。失礼しました。

> テストを受けてきて、そこでわからなかった所、もしくは
> 自信がない解答だった所をここで質問させていただいてます。
　そういう事でしたら，もう少し詳しく，何処までわかって何処でわからないのか，どう考えたのか，等をお書きいただいた方が有益な回答が集まると思います。

　既にいくつか回答がありますが，簡単（？）に解説してみます。

【１】
　stuuudent さんの ANo.#2 の回答にありますように，理想気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）を使います（問題に『気体は理想気体とする』とあるのがヒントです）。

　初めの状態（1atm、27℃で40.1Ｌ）では，1・(40.1)＝ｎ(0.082)・(273+27)　から，存在する気体の総モル数ｎは　ｎ＝ (1・40.1)／(0.082・300)　で求まります。同様に，圧縮後は 4.0 atm，27℃で 9.0 Ｌ ですから，存在する気体の総モル数ｎ’は同様にして，ｎ’＝ (4.0・9.0)／(0.082・300)　から求まります。ｎとｎ’の差は液体になった分のモル数ですが，問題よりこれはメタノ－ルだけです。後はメタノ－ル（CH3OH）の分子量を使えば何ｇかは求まりますよね。なお，有効数字に注意して下さい。

【２】
　考え方は stuuudent さんの ANo.#3 の回答で良いのですが，ここで問われているのは「塩化ナトリウム（NaCl）の溶解度，塩化ナトリウム（NaCl）溶液の質量％濃度とモル濃度」ですから，『NaClは水溶液中でNa+イオンとCl-イオンとして存在する。1つのイオンを1つの溶質粒子とみなすと、溶質粒子のモル数は　(36/56.4)*2 』は不要で，モル数は　(36/56.4)　で求まります。

【３】
　デンプンはグルコ－スのポリマ－ですので，分子量は分かりません。しかし逆に考えてみて下さい。グルコ－ス２分子が縮合すると，ダイマ－と水１分子が出来ます。したがって，ダイマ－の分子量は 180・2－18 です。同じ様に順に考えていっていただけば分かるかと思いますが，ｎ量体の分子量は　180・ｎ－(ｎ－１）・18 ＝ 162ｎ＋18　になります。ポリマ－のデンプンはグルコ－スが１０個以上は付いていますから（１０位ならオリゴマ－），18 は無視できてデンプンの分子量を 162ｎ と考える事ができます。１モル（162ｎ g）のデンプンが加水分解されると，グルコ－スｎモルができますから，180ｎ g になります。後は分かりますよね。(32.4/162n)・180n ＝ 36.0 [g]　です。

【４】
　グルコ－スの構造はお分かりでしょうか。分子量は幾つで，水酸基は幾つありますか？その水酸基（-OH）が全て酢酸エステル（-O-COCH3）になると，分子量は幾つになるでしょうか？これが分かれば，あとは計算するだけですよね。ちなみに，(1.80/180)・(390) = 3.90 [g] になるはずです。

【５】
　グルコ－スのアルコ－ル発酵の反応式は分かりますか？グルコ－ス１分子からエタノ－ル２分子と二酸化炭素２分子が出来ます。つまり，C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2　です。後は分かりますよね。(36.0/180)・(46・2) = 18.4 [g]　です。

【６】
　bekki8349 さんが ANo.#1 でお書きの様に反応式を考えてみて下さい（なお，この場合，CH3CH2OH 等の示性式を使う方が良いでしょう）。エタノ－ルとアセトアルデヒドの量的関係がわかりますよね。後はそれに基づいて計算するだけです。もちろん，ANo.#6 の gedo-syosa さんのやり方でも O.K. です（この場合，エタノ－ルとアセトアルデヒドが１：１の点に注意して下さい。これが１：２になったりすると，全く同じ式にはなりませんよ）。そして最後に，有効数字に注意して下さい（質問に 2.30 g とありますから，2.2 g ではダメですよ）。

お礼

回答ありがとうございます
メタノールの件はありがとうございました。
難しかったですが、詳しく理解でき感謝しております。

回答No.6

gedo-syosa

こんにちは。僕も大学受験生です。
（６）に関してですが、こういった解法がシンプルでいいと思います。

　　　　　Ｃ2Ｈ5ＯＨ　→　ＣＨ3ＣＨＯ
理論値　　　４６[ｇ]　　　４４[ｇ]
反応量　　２．３０[ｇ]　　　？[ｇ]

　　４６：４４＝２．３０：？
　　∴？＝２．２[ｇ]

化学反応式から読みとれる”理論値”を使えば、
わざわざ物質量に変換する手間が省けていいと思います。
実際に計算するときには上のような比の計算ではなく、
「たすき掛け」にするとよいです。

　 ４６×？＝４４×２．３
　　　？＝（４４×２．３）／４６
　　　　 ＝２．２[ｇ]

のようにすればさらに楽だと思います。
理論値・反応量は、こんな問題の時にも威力を発揮します（謎）

【問題】
７[ｇ]のＮ2から、標準状態で最大何[ｌ]のＮＨ3が生成されるか？
【解答】
　　　　　　　Ｎ2　→　２ＮＨ3
理論値　　２８[ｇ]　　２×２２．４[ｌ]
反応量　　　７[ｇ]　　？[ｌ]

　　∴？＝（２×２２．４）×７／２８
　　　　　＝１１．２[ｌ]

モルに直す必要がないので楽でいいと思いませんか？
ちなみに、反応熱や電気量を求めるときにも使えます。

次に（５）です。
アルコール発酵の化学反応式を以下に示します。

　　　　　　Ｃ6（Ｈ2Ｏ）6　→　２Ｃ2Ｈ5ＯＨ　＋　２ＣＯ2
理論値　　　１８０[ｇ]　　　　　２×４６[ｇ]
反応量　　　３６．０[ｇ]　　　　　？[ｇ]

これを計算すれば答えがでるはずです。
（計算は苦手なので略（爆）

僕ももうすぐ受験です。頑張りましょう。

回答No.5

may-may-jp

（3）～（6）
化学式だけでも書いてもらわないと、答える気になりません。
どこまでどう考えたのか？どの辺が自信ないのか？
それがわからないとアドバイスのしようがないのですが・・・。

有機化学の参考書をもう一度よく見てみてください。

回答No.4

stuuudent

ところで、僕は化学科の大学生なのですが、ちょっとあなたに質問してみたいことがあります。今のあなたから見て、化学という学問はこれからどのように発展すると思いますか？ってゆうか、どうなって欲しいと思う？物理は量子力学の建設によって、生物は遺伝子の発見によって、大きなBreak Throughを迎えたけど、化学にそのような大きな変化は訪れると思う？訪れるとしたらどんな感じになるだろう？大雑把に、抽象的で良いので是非答えてください。

補足

そうですね、僕が考えるに化学は、自然と呼ばれるものを、人工に変える学問だと解釈しているのですが、現時点で、不足しているものそしてこれから作り出されるものは、何だろう？と考えると、、すぐには浮かんでこないですね、、、
ただ物理の量子力学、生物の遺伝子、に匹敵する化学発見って合成高分子の発見じゃないですか？僕はそう思っているのですが、、、
今から、試験なんでこの辺で、、、また考えておきますね、、

回答No.3

stuuudent

(2)これは簡単。
溶解度:各温度における、溶媒100gに溶ける溶質の最大質量。--> 36g
質量%濃度:小学校で習う濃度と同じ定義。
[36/(100+36)]*100 (%)
モル濃度:溶質のモル数/溶液の体積。
NaClの式量は
22.9+34.5=56.4
NaClは水溶液中でNa+イオンとCl-イオンとして存在する。1つのイオンを1つの
溶質粒子とみなすと、溶質粒子のモル数は
　(36/56.4)*2
溶液の体積は質量を密度で割ってあげれば良い。
(100+36)/1.1 (cm3)
ただし、モル濃度の単位は普通mol/lなのでcm3をlに直しましょう。
[(100+36)/1.1]/1000 (l)
これで計算できます。

お礼

回答ありがとうございます
1.1という密度に惑わされて、難しく考えすぎてました
ありがとうございます。とてもわかりやすかったです。

回答No.2

stuuudent

(1)理想気体の状態方程式
PV=nRT
を使う。初めの状態をP,V,nとし、変化後の気体部分についてP',V',n'とする。
凝縮したモル数はn-n'である。nについては
n = PV/RT
で計算できる。
またRは定数、Tは一定なので、初めと変化後の2つの状態方程式をあわせて
PV/n = P'V'/n' (=RT)
といえる。これからn'が計算できる。

回答No.1

bekki8349

こんばんはー
理系の方ですか？
一般試験ででたのですか？
私の通っている大学でも
ついこないだ一般入試があって
私は研究室があったので入試を受けにきている
学生さんをたくさんみました。私は推薦だったけれど
とてもなつかしく思いました。
そんな前置きはどうでもええか（笑）
私は理系ですが、いまとなっては問題をみても
よくわかりません（ちょっと悲しくなった）
ぱっとみたところ化学式のわかる６番だけ
お答えします。（間違ってたらごめんなさい）

まず、エタノールの組成式はC2H6Oですよね
そしてアセトアルデヒドはC2H4Oだから
分子量になおすと
エタノールは４６
アセトアルデヒドは４４となります。
そこで反応式を書いてみると・・・
CH3CH2OH（エタノール）→CH3CHO（アセトアルデヒド）
となります。
１molのエタノールからは1molのアセトアルデヒドができることを示します。
そこで今回は
エタノールが２．３０ｇつまり、molへ変換すると
２．３/４６＝０．０５mol
エタノールは０．０５molあるということです。
1molのエタノールから1molのアセトアルデヒドが生成されるのだから
０，０５molのエタからは０．０５molのアセトアルデヒドができるというわけです。
アセトアルデヒドの分子量は４４
molは０．０５mol
すなわち４４×０．０５で２．２ｇのアセトアルデヒドができるというわけです。

実家なので参考書がないので確かだとは思うのですが
化学式に自信が・・・・あまり・・・・(・・;)
でもこのような反応は有機系であれば何度も習うことになります。しっかりおさえてくださいね。がんばってください。馬鹿な大学生ですんまそん。。。

お礼

理系です。
回答ありがとうございました。