答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　●元の問題


問1の解答・・・151 m³


ﾋﾝﾄ

�@炭化ｶﾙｼｳﾑCaC2は, 次式から CaCO3：1 mol と C：3 mol とが反応して 1 mol できる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CaCO3 → CaO + CO2 　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CaO + 3C → CaC2 + CO
�AｱｾﾁﾚﾝC2H2は次式のようにｶｰﾊﾞｲﾄに水を反応させると生じる(下線部A)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2
�@と�Aを考慮して, 生成される ｱｾﾁﾚﾝC2H2の物質量を求め, その物質量と問題で与えられている各値を次のﾌｧﾝ･ﾃﾞﾙ･ﾜｰﾙｽ式に入れてｱｾﾁﾚﾝの体積Vを求める。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(P + n²a/V²)(V - nb) = nRT


[ｽﾃｯﾌﾟ問題]を試してみませんか？

●[ｽﾃｯﾌﾟ問題1]1


問2の解答・・・ｱｾﾄｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ CH3CHO

反応では水銀触媒が使用される場合があるので廃液などの処理には最善の注意が重要となる。


問3の解答・・・ﾎﾟﾘ塩化ﾋﾞﾆﾙ


ヒント

●　ﾚｯﾍﾟ反応には, 例として次のような反応がある。
�@ﾋﾞﾆﾙ化…(例) C2H2 + HCl → CH2CHCl（塩化ﾋﾞﾆﾙ）　
　　　　　　　　　　 C2H2 + CH3COOH → CH2CHOOCH3（酢酸ﾋﾞﾆﾙ）
�Aｴﾁﾆﾙ化…(例) C2H2 + HCHO → HOCH2C≡CH（ｴﾁﾆﾙｶﾙﾋﾞﾉｰﾙ）
　　　　　　　　　　　HOCH2C≡CH + HCHO → HOCH2C≡CCH2OH（2-ﾌﾞﾁﾝ−1,4−ｼﾞｵｰﾙ）
　　　　　　　 CH2≡C- の不飽和炭化水素置換基を「ｴﾁﾆﾙ基」という。
�B環化…(例) 3C2H2 → C6H6（ﾍﾞﾝｾﾞﾝ）　　4C2H2 → C8H8（ｼｸﾛｵｸﾀﾃﾄﾗｴﾝ）
�Bｶﾙﾎﾞﾆﾙ化…(例) 4C2H2 + Ni(CO)4 + 2HCl + 4H2O → 4CH2=CHCOOH（ｱｸﾘﾙ酸）+ NiCl2 + H2
　　　　　　　　　　　生成物中にｶﾙﾎﾞﾆﾙ基 C=O が入る。

● CH2=CH- の不飽和炭化水素置換基を「ﾋﾞﾆﾙ基」という。

●工業的には, 気相反応において, 加圧, 水銀触媒下でｱｾﾁﾚﾝに塩化水素を付加させると, 次の化学反応式のように塩化ﾋﾞﾆﾙ CH2=CHCl が生成される(元の問題中のﾚｯﾍﾟ反応�@に相当)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CH≡CH + HCl → CH2=CHCl
さらに塩化ﾋﾞﾆﾙ CH2=CHCl を付加重合させると次の反応式のように高分子のﾎﾟﾘ塩化ﾋﾞﾆﾙ [-CH2-CHCl-]nができる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　n CH2=CHCl → [-CH2-CHCl-]n


問4の解答・・・221 kg


ﾋﾝﾄ

● 次の反応式に示すように, 3 molのｱｾﾁﾚﾝの環化反応で1 molのﾍﾞﾝｾﾞﾝが生成される。
　　　　　　　　　　　　　　　　　3C2H2 → C6H6
問1からｱｾﾁﾚﾝは10 kmol 生成された。したがって, 上式よりﾍﾞﾝｾﾞﾝは 10×(1/3) kmol できることになる。正味 85％から　10×(1/3)×0.85 = 2.833 kmol
ﾍﾞﾝｾﾞﾝの質量は, 分子量が78 から, 78×2.833 = 221 kg


問5の解答・・・d


ヒント

●　ﾍﾞﾝｾﾞﾝは, 一般的にはb またはc (ｹｸﾚ式)で表わすが, ﾍﾞﾝｾﾞﾝ環の6個の炭素原子間距離は, ｱﾙｶﾝの単結合とｱﾙｹﾝの二重結合のほぼ中間の1.40Åで全て同じなのでﾍﾞﾝｾﾞﾝの性質を表わすには解答のd の方 が適する。また, e も適合するが, 他の非ﾍﾞﾝｾﾞﾝ系芳香族性化合物にも使用されるので混乱を避けるために d がよい。

●最低ｴﾈﾙｷﾞｰ状態のﾍﾞﾝｾﾞﾝ(ﾍﾞﾝｾﾞﾝ環：正六角形)の6個の炭素間結合は全て同等の性質をもつ…ﾍﾞﾝｾﾞﾝの6個の炭素原子間距離：1.40Å。
その他の有機化合物の炭素原子間距離は
　　　　　　　 　ｱﾙｶﾝの単結合：1.54Å, ｱﾙｹﾝの二重結合：1.34Å, ｱﾙｷﾝの三重結合：1.20Å
原子間距離の比較から, ﾍﾞﾝｾﾞﾝ環の6個の炭素間結合は, 全て単結合と二重結合の中間的性質をもつことになる。このことは, ﾍﾞﾝｾﾞﾝ環中において, 単結合をはさんだ飛び飛びの二重結合(共役二重結合)中には, 動きやすいπ電子が存在し, その電子が正六角形のﾍﾞﾝｾﾞﾝ分子骨格にそって全体に広がってﾍﾞﾝｾﾞﾝを最低ｴﾈﾙｷﾞｰ化し, 炭素間距離を単結合と二重結合の中間の等間隔にすることを意味する。下図はﾍﾞﾝｾﾞﾝ分子 C6H6の構造(原子は全て同一平面上に存在)…炭素原子間距離：1.40Å, 炭素水素原子間距離：1.08Å

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(image5)

●ﾍﾞﾝｾﾞﾝは, 一般的にはb またはc (ｹｸﾚ式)で表わすが, ﾍﾞﾝｾﾞﾝ環の6個の炭素原子間距離は, ｱﾙｶﾝの単結合とｱﾙｹﾝの二重結合のほぼ中間の1.40Åで全て同じなのでﾍﾞﾝｾﾞﾝの性質を表わすには解答のd の方 が適する。また, e も適合するが, 他の非ﾍﾞﾝｾﾞﾝ系芳香族性化合物にも使用されるので混乱を避けるために d がよい。


問6の解答…bとc


ﾋﾝﾄ

●最低ｴﾈﾙｷﾞｰ状態のﾍﾞﾝｾﾞﾝの6個の炭素間結合は全て同等の性質をもち, その距離は, 1.40Åで, ｱﾙｶﾝの単結合とｱﾙｹﾝの二重結合のほぼ中間値である。

●上述により, ﾍﾞﾝｾﾞﾝは炭素原子間の3つの結合(単結合, 二重結合, 三重結合)を用いて表わすことは不可能である。そこで, 共鳴構造…重ね合せをするための二つ以上の極限構造…を用いて表わす。ただし, 原子配置は一致していなければならない。したがって, この問6においては, ﾍﾞﾝｾﾞﾝは, ｹｸﾚ式 b と c の2つの共鳴構造を用いて, その重ね合せの中間状態で表わすことになる…共鳴構造で表わしたﾍﾞﾝｾﾞﾝの最低ｴﾈﾙｷﾞｰ状態は共鳴ｴﾈﾙｷﾞｰの値だけ低くなっている。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(image7)