大問Ⅲ　アルコールの酸化とエステル化・けん化、元素分析による示性式の決定、不飽和度と C=C の数、油脂への水素付加とけん化価有機化学(アルコール・カルボン酸・油脂)・難易度 標準　

29 ⑧（ヒドロキシ基）

　アルコールは、鎖式炭化水素の水素原子をヒドロキシ基 -OH で置き換えた化合物と定義される。ベンゼン環に直接 -OH がついたものはフェノール類とよび、アルコールとは区別する。

30 ③（アルデヒド）

　第一級アルコールは -OH のついた炭素に水素原子が2個あるので、そのうち1個と -OH の水素がとれて C=O ができ、アルデヒドになる。さらに酸化するとカルボン酸になる。

31 ⑥（ケトン）

　第二級アルコールは -OH のついた炭素に水素原子が1個しかないので、酸化されると C=O をもつケトンになる。ケトンはそれ以上は酸化されにくい。

32 ④（カルボキシ基）

　カルボン酸は、分子中にカルボキシ基 -COOH をもつ化合物である。水溶液中で -COOH から水素イオンを放出するので弱酸性を示す。

33 ④（エステル）

　カルボン酸の -COOH とアルコールの -OH から水1分子がとれて結びつく反応が縮合（エステル化）で、生じる化合物をエステルという。

　エステルに強塩基の水溶液を加えて加熱すると、けん化されてカルボン酸の塩とアルコールに戻る。

34 ⓔ（33.6）

　グリセリン C3H5(OH)3 は分子式で表すと C3H8O3 で、分子量は 12.0×3 + 1.00×8 + 16.0×3 = 92.0。46.0 mg は 46.0 ÷ 92.0 = 0.500 mmol。

　炭素原子は1分子に3個あり、完全燃焼ですべて二酸化炭素になるので CO2 は 0.500 × 3 = 1.50 mmol。

　標準状態の体積は 1.50×10^-3 mol × 22400 mL/mol = 33.6 mL。

35 ⓕ（36.0）

　水素原子は1分子に8個あるので、水は 0.500 × (8 ÷ 2) = 2.00 mmol 生じる。

　水の分子量は 18.0 なので、質量は 2.00 mmol × 18.0 mg/mmol = 36.0 mg。

36 ③（17）

　生成した二酸化炭素 396 mg は 396 ÷ 44.0 = 9.00 mmol、水 153 mg は 153 ÷ 18.0 = 8.50 mmol。よって化合物A に含まれていた炭素は 9.00 mmol、水素は 8.50 × 2 = 17.0 mmol。

　質量に直すと炭素が 9.00 × 12.0 = 108 mg、水素が 17.0 × 1.00 = 17.0 mg なので、酸素は 141 − 108 − 17.0 = 16.0 mg、すなわち 16.0 ÷ 16.0 = 1.00 mmol。

　CxHyCOOH は1分子中に酸素原子を2個もつので、化合物A は 1.00 ÷ 2 = 0.500 mmol。炭素について 0.500 × (x + 1) = 9.00 より x + 1 = 18、x = 17。

37 ⓓ（33）

　水素について 0.500 × (y + 1) = 17.0 より y + 1 = 34、y = 33。

　したがって化合物A は C17H33COOH（分子式 C18H34O2、分子量 282）である。

38 ①（1）

　C18H34O2 の不飽和度は (2×18 + 2 − 34) ÷ 2 = 2 である。

　このうち1つはカルボキシ基の C=O によるものなので、炭素原子どうしの C=C 結合は 2 − 1 = 1 個である。

39 ⑤（脂肪酸）

　油脂は、グリセリン1分子に鎖状のカルボン酸（脂肪酸）3分子がエステル結合した化合物である。

40 ⑧（16.8）

　油脂B はグリセリン1分子と化合物A 3分子から水3分子がとれたエステルなので、分子量は 92.0 + 282×3 − 18.0×3 = 884。

　221 mg は 221 ÷ 884 = 0.250 mmol。化合物A 1分子あたり C=C が1個なので、油脂B 1分子には C=C が3個ある。

　付加する水素は 0.250 × 3 = 0.750 mmol で、標準状態の体積は 0.750×10^-3 mol × 22400 mL/mol = 16.8 mL。

41 ②（190）

　油脂1分子にはエステル結合が3個あるので、けん化には水酸化カリウムが1分子あたり3分子必要である。

　油脂B 1.00 g は 1.00 ÷ 884 = 1.131×10^-3 mol なので、必要な KOH は 3 × 1.131×10^-3 = 3.394×10^-3 mol。

　KOH の式量は 39.0 + 16.0 + 1.00 = 56.0 なので質量は 3.394×10^-3 × 56.0 = 0.1901 g = 190.1 mg。けん化価は 190。

42 ⑨（840）

　平均分子量を M とすると、油脂C 1.00 g は 1.00 ÷ M [mol] で、必要な KOH は 3 ÷ M [mol]、その質量は 3 × 56.0 ÷ M [g] すなわち 3 × 56.0 × 1000 ÷ M [mg]。

　これがけん化価 200 に等しいので M = 3 × 56.0 × 1000 ÷ 200 = 840。