答　　　　　　　　　　　　　　　　　元の問題へ


問1の答　　　(ア. 2kO)　(イ. 2kM)　(ウ. 800)


　トルエンの一塩素化反応において, オルト位とメタ位はベンゼン環で2ヶ所存在するので, オルト位とメタ位の反応速度は, 実質には, 2kO, 2kM になる。
　よって, (ア)と(イ)はそれぞれ 2kO, 2kM 。また, トルエン分子全体の反応速度定数は次式で表される。

　　　トルエン分子全体の反応速度定数 = 2kO + 2kM + kP = 2010k

したがって, 各体の組成は, 次式になる。

　　　オルト体の組成：0.597 = 2kO/ 2010k　　よって, kO/k = 600

　　　メタ体の組成：0.005 = 2kM/ 2010k　　　よって, kM/k = 5

　　　パラ体の組成：0.395 = kP/ 2010k　 　　よって, kP/k = 800…(ウ)


問2の答　　　　　　　L < J < K


例として, 問2の文より, m-キシレンの 4位の反応速度定数を k4 とすると, k4/k の値は,

　　　k4/k ≒ (kO/k)×(kP/k)

したがって, m-キシレンの一塩素化反応では, 図IIにおいて,

(1) J では, 2位の反応速度定数を k2 とすると,

　　　k2/k ≒ (kO/k)×(kO/k)

(2) K では, 4位の反応速度定数を k4 とすると,

　　　k4/k ≒ (kO/k)×(kP/k)

(3) L では, 5位の反応速度定数を k5 とすると,

　　　k5/k ≒ (kM/k)×(kM/k)

[問題] 本文中で, kO/k, kM/k, kP/k の値は, それぞれ 600, 5, 800 となる。よって, 各生成量は下の(1), (2), (3)の数値に対応する。

(1)のJ において, 　生成量…k2/k ≒ (kO/k)×(kO/k) = 600×600 = 3.6×10⁵

(2)のK において, k4 以外に, 3位のメチル基を基準にすると, k6 も同じことになるので,

　　　　　　　　　　　　生成量…k4/k + k6/k = 2k4/k ≒ 9.6×10⁵

(3)のL において,　 生成量…k5/k ≒ (kM/k)×(kM/k) = 25

よって, 置換基効果から予想される生成量の順は,

　　　L < J < K


問3の答　　　　　　2.2×10⁵ 倍


m-キシレンの一塩素化反応において, 分子全体の反応速度定数 vX は, 問1と2の解説を参照して,

　　　vX = k2 + 2k4 + k5 = (kO/k)×(kO/k)k + 2{(kO/k)×(kP/k)}k + (kM/k)×(kM/k)k

　　　　　　　　　　　　　　　 = 3.6×10⁵k + 9.6×10⁵k + 25k ≒13.2×10⁵k

ベンゼンの一塩素化反応において, 分子全体の反応速度定数 vB は,ベンゼンには 6つの等価な反応点があるで,

　　　vB = 6k

よって, m-キシレンの一塩素化反応は, ベンゼンと比較して,

　　　vX/vB = (13.2×10⁵k)/6k = 2.2×10⁵ 倍