Question

みみ

問2なのですが100K/2+K×1/100の割合でトルエン層に析出させる理由がわからないです。なぜ1/100となっているのでしょうか？教えて頂きたいです。宜しくお願い致します。

順天堂大-
2020年度 化学
順天堂大―医
物質Aには何を使えば良いか。適切なものを化合物名と化学式で答えなさい。
2 【実験I】のトルエン層に残っている物質は何か。 構造式で答えなさい。
実験Ⅱ】のトルエン層に抽出された物質のほとんどは二量体になっている。この二量体の
構造を書きなさい。ただし、必要なら水素結合は点線で表しなさい。
問4 【実験Ⅱ】のトルエン層に抽出された物質が水溶液中で単量体として存在する理由を60字
以内で書きなさい。
第2問 有機化合物Xが溶けている水溶液を分液ロートに入れ、そこにトルエンを加えてよく振
り混ぜるとX は水とトルエンの2つの溶媒の間で一定の割合で分配される。物質Xが水層とト
ルエン層で同じ分子として存在する場合, Xの水中での濃度をCw. トルエン中での濃度を Cr
とすると、温度が一定ならばその比は一定となる。 その比Kを分配係数と呼ぶ。
K = CT
Cw
5
Xの水溶液からトルエンを用いてX を抽出する実験をおこなった。
-833223
Jd
20
トルエン溶液
水溶液-
S
409
100 100
食品[]
OPP 08P or Copt
自
新島午内国本日
2020年度 化学 45
次の各問いに答えなさい。 ただし, 水とトルエンは相互に溶解しないとする。
問1 【実験】でトルエン層には最初のXの何%が抽出されたか。 K を用いて表しなさい。
45
問2 【実験】と【実験ⅡI 】 の結果から求められる分配係数Kはいくらか。 数値で答えなさい。
1m
問3 【実験】で500mLのトルエンを一度に用いて抽出すると何%のXがトルエン層に抽出さ
れるか。 K を用いて表した数式と、 問2で求めた値を使って計算した数値の両方を答えなさ
-
"
図2
【実験Ⅰ】 X の水溶液 500mL を分液ロートに入れ, トルエン 250mLを加えて良く振り混ぜた
後,水層とトルエン層を分け取った。
【実験Ⅱ】 分け取った水溶液に新たにトルエン 250mLを加えて良く振り混ぜた後,水層とトル
「エン層を分け取った。
この2回の抽出操作で最初のXの75%がトルエン層に抽出された。

2020年度 化学<解答> 105
CH3-CH(CH3)-CH2-OH
C (CH3)3OH
100K
x=
カルボン酸: HCOOH
(C* は不斉炭素原子)
II 解答 第1問
問1. 化合物名: 炭酸水素ナトリウム
化学式: NaHCO3
100K 1
2+K
2+K [%]
問2.2回目の抽出では,水層にある100-
2+K
100K) [%] のXから.
X-
100
の割合でトルエン層に抽出される。 2回の抽出操作でX
は合計で75%抽出されたので
OH
100K
2+K
2+K
+(100 100K) × (100K
1
×
= 75
2+K 100
2.
問3.
-C
20-H-O
2001
O-HO
問4. カルボキシ基の水素原子は正, 酸素原子は負に帯電しており,極性
をもつ水分子が水和して, カルボキシ基が単独でも安定するから。(60字
以内)
第2問 問1.
100K
2+K
-[%]
問2.2.0
100K
問3. 数式:
[%] 数値: 67%
1+K
■ 解 説
≪芳香族化合物の分離, 分配係数>
第1問 問1 問2. 安息香酸の方がフェノールよりも酸性が強く,
NaHCO3 と反応してナトリウム塩となり, 水層へ移動する。
COOH
+NaHCO3・
→
COONa
+ CO2 + H2O
第2問 問 1.%] がトルエン層に抽出されたとすると, 分配係数の式
は
K=
1分からない
値は文字で
おく。
x
0.250
100-x
0.500
と表される。 これを, xについて解くと
am
これを,Kについて2次方程式を解くと K=-6.0 (不適), 2.0
問3. y[%] がトルエン層に抽出されたとすると、分配係数の式は
される
0.500
(
y
12 K=-
測
100-y
0.500
と表される。これを yについて解くと見
100K
y=
- [%]
の
1+K
さらに,K=2.0 を代入すると, y=66.6≒67[%] となる。
<3>
◆講評
① 第1問・第2問ともに, 理論化学のさまざまな単元から出題され
また小間集合であった。 多くは基本的な問題であるが,少し複雑な数値計
算も含めて計算量が極めて多い印象であった。 原子の構造から酸塩基,
酸化還元 熱化学, 化学平衡と各単元のポイントとなる問題が集めら
されているが、中でも混合物の定量を目的とする中和滴定の問題が目立っ
た。 第3問は有機化合物の構造決定で,炭素数が5の鎖式エステルに関
する問題であった。 元素分析から分子式を求め, 2種類のエステルの
造異性体について考察をする極めて基本的な内容なので,高得点を目
したい。
分液漏斗を用いた芳香族化合物の分離について、第1問は安
酸とフェノールの分離 第2問は抽出における量的関係を扱った間
あった。 第1問は抽出に関する化学反応や安息香酸の溶媒中での
各問いに
エン層には
られる分
と何%の
た数値の向
+H