C5H10(アルケン)の過マンガン酸カリウム酸化による区別についての問題 難易度☆☆☆(5段階表示) - 質問解決D.B.(データベース)

C5H10(アルケン)の過マンガン酸カリウム酸化による区別についての問題 難易度☆☆☆(5段階表示)

問題文全文(内容文):
アルケンを硫酸酸性の$KMnO_4$ 水溶液で酸化すると, $C=C$結合が完全に切れて$C=O$結合をもつ分子が2つ生成する。
下図に代表的な反応例を示したように、$R^1~R^4$がアルキル基か水素かによって生成する化合物が異なってくる。
例えば、$R^1~R^4$がアルキル基の場合はケトンを生成する(図1)。
$R^1~R^3$ がアルキル基で$R^4$が$H$の場合はケトンとアルデヒドが生成する。
アルデヒドはさらに酸化されてカルボン酸となる(図2)。
$R^1$と$R^2$がアルキル基で$R^3$と$R^4$が$H$の場合はケトンとホルムアルデヒドが生成する。
ホルムアルデヒドはさらに酸化されてギ酸を経て二酸化炭素と水が生成する(図3)。

A, B, C, D は、すべて同一の分子式 $C_5H_{10}$で表されるアルケンである。
Aのみシスートランス異 性体をもつ化合物である。
A~Dの構造決定のために、以下の実験1,2を行った。

実験1 A~D各$1mol$ を含む混合液に白金触媒存在下,水素を作用させると、
直鎖状のアルカン と枝分かれのあるアルカンが$2mol$ずつ生成した。

実験2 硫酸酸性下,A~Dのそれぞれを$KMnO_4$ 水溶液で酸化すると、
Aからは2種類のカルボン酸、
Bからはカルボン酸、二酸化炭素と水、
Cからはケトン、二酸化炭素と水,
Dからはケトンとカルボン酸が生成した。

問1 実験1で生成した直鎖状および枝分かれ状のアルカンの構造式をそれぞれ書きなさい。
問2 実験2の反応でAから生成するカルボン酸の構造式を2種類とも書きなさい。
問3 赤褐色の臭素水に化合物Bを加えると、その溶液は脱色した。この反応の生成物の構造式 を書きなさい。
ただし、鏡像異性体は考慮しなくて良い。
問4 化合物C,Dの構造式を書きなさい。
※図は動画内参照
単元: #化学#有機#脂肪族炭化水素#理科(高校生)
指導講師: ぺんぎん高校化学問題集
問題文全文(内容文):
アルケンを硫酸酸性の$KMnO_4$ 水溶液で酸化すると, $C=C$結合が完全に切れて$C=O$結合をもつ分子が2つ生成する。
下図に代表的な反応例を示したように、$R^1~R^4$がアルキル基か水素かによって生成する化合物が異なってくる。
例えば、$R^1~R^4$がアルキル基の場合はケトンを生成する(図1)。
$R^1~R^3$ がアルキル基で$R^4$が$H$の場合はケトンとアルデヒドが生成する。
アルデヒドはさらに酸化されてカルボン酸となる(図2)。
$R^1$と$R^2$がアルキル基で$R^3$と$R^4$が$H$の場合はケトンとホルムアルデヒドが生成する。
ホルムアルデヒドはさらに酸化されてギ酸を経て二酸化炭素と水が生成する(図3)。

A, B, C, D は、すべて同一の分子式 $C_5H_{10}$で表されるアルケンである。
Aのみシスートランス異 性体をもつ化合物である。
A~Dの構造決定のために、以下の実験1,2を行った。

実験1 A~D各$1mol$ を含む混合液に白金触媒存在下,水素を作用させると、
直鎖状のアルカン と枝分かれのあるアルカンが$2mol$ずつ生成した。

実験2 硫酸酸性下,A~Dのそれぞれを$KMnO_4$ 水溶液で酸化すると、
Aからは2種類のカルボン酸、
Bからはカルボン酸、二酸化炭素と水、
Cからはケトン、二酸化炭素と水,
Dからはケトンとカルボン酸が生成した。

問1 実験1で生成した直鎖状および枝分かれ状のアルカンの構造式をそれぞれ書きなさい。
問2 実験2の反応でAから生成するカルボン酸の構造式を2種類とも書きなさい。
問3 赤褐色の臭素水に化合物Bを加えると、その溶液は脱色した。この反応の生成物の構造式 を書きなさい。
ただし、鏡像異性体は考慮しなくて良い。
問4 化合物C,Dの構造式を書きなさい。
※図は動画内参照
投稿日:2023.04.16

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問題文全文(内容文):
間5 アニリンを用いる次の実験Ⅰ~Ⅲについて、下の問い(a・b)に答えよ。
実験Ⅰ 三角フラスコにアニリンと希塩酸を入れて酸性の水溶液とし、これを氷冷した。このフラスコに氷冷した亜硝酸ナトリウム水溶液を加えると、化合物が生成した。この化合物Aを含む溶液を水溶液×とする。
実験Ⅱ 試験管にフェノールを入れ、水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶かし、これを水冷した。この溶液を水溶液とする。
実験Ⅲ 水冷した水溶液Xに水溶液Yを加えると、橙色の化合物Bが生成した。

a 水溶液を水冷せずに室温で放置すると、化合物Aが分解し、気体Cと化合物Dが生じる。気体Cと化合物Dの組合せとして最も適当なものを。 次の①~⑤のうちから一つ選べ。

① 気体C:窒素,化合物D:ベンゼン環-CI
② 気体C:窒素,化合物D:ベンゼン環-OH
③ 気体C:窒素,化合物D:ベンゼン
④ 気体C:二酸化窒素,化合物D:ベンゼン環-CI
⑤ 気体C:二酸化窒素,化合物D:ベンゼン環-OH
⑥ 気体C:二酸化窒素,化合物D:ベンゼン

b 実験Ⅲに関する次の文章中のア~ウに当てはまる語の組合せとして最も適当なものを、下の①~⑧のうちから一つ選べ。 6
化合物Bが生成する反応では、新たにア 原子と イ 原子の間に結合が形成される。また、化合物Bはウ を有する。
① ア,炭素 イ,炭素 ウ,アミド結合
② ア,炭素 イ,窒素 ウ,アミド結合
③ ア,炭素 イ,酸素 ウ,アミド結合
④ ア,窒素 イ,窒素 ウ,アミド結合
⑤ ア,炭素 イ,炭素 ウ,アゾ基
⑤ ア,炭素 イ,窒素 ウ,アゾ基
⑥ ア,炭素 イ,酸素 ウ,アゾ基
⑦ ア,窒素 イ,窒素 ウ,アゾ基

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問題文全文(内容文):
原子量$H1C 12 N 14 O 16$

次の操作Ⅰ・操作Ⅱからなる実験により、ベンゼンから有機化合物A(分子 量123)を合成した。
この実験および生成した化合物Aに関する記述として誤りを含むものを、下の①~⑤のうちから一つ選べ。

操作I 試験管に濃硫酸$2mL$と濃硝酸$2mL$を取り、
これにベンゼン$1mL$ を加えた後、試験管を振り混ぜながら$60℃$で十分な時間加熱した。

操作Ⅱ この試験管の内容物をすべてビーカー中の冷水$50mL$に注ぎ、ガラス棒でかき混ぜた後、静置した。

① 操作Ⅰでペンゼンを試験管に加えた直後、内容物は二層に分かれ、上層がベンゼンであった。
② 操作Ⅱの後、生成した化合物はビーカー内で上層に分離した。
③ 化合物は置換反応で生成した。
④ 化合物は特有のにおいをもつ。
⑤ 化合物はジエチルエーテルなどの有機溶媒によく溶ける。
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問題文全文(内容文):
1⃣
動画内図1のように、台車の上面に水と少量の空気を入れて密閉した透明な水そうが固定されており、その上におもりが糸でつり下げられている。
台車を一定の力で押し続けたところ、おもりと水そう内の水面の傾きは一定となった。
このとき、おもりと水面の傾きを表す図として最も適当なものを、動画内の①~④のうちから一つ選べ。
ただし、空気の抵抗は無視できるものとする。

2⃣
なめらかに回転する定滑車と動滑車を組合せた装置を用いて、質量50kgの荷物を、質量10kgの板に乗せて床から持ち上げたい。
質量50kgの人が動画内図2のように板に乗って鉛直下向きにロープを引いた。
ロープを引く力を徐々に強めていったところ、引く力が②Nより大きくなると、初めて荷物、板および自分自身を一緒に持ち上げることができた。
ただし、動滑車をつるしているロープは常に鉛直であり、板は水平を保っていた。
滑車およびロープの質量は無視できるものとする。
また、重力加速度の大きさを9.8m/s²とする。
②に当てはまるものを動画内から選べ。

3⃣
動画内図3のように互いに平行な極版が、$L,2L,3L$の3通りの間隔で置かれており、左端の極板の電位は0で、極板の電位は順に一定値$V(\gt0)$ずつ高くなっている。
隣り合う極板間の中央の点A~Fのいずれかに点電荷を1つ置くとき、点電荷にはたらく静電気力の大きさが最も大きくなる点または点の組合せとして最も適当なものを、動画内①~⑨のうちから一つ選べ。
ただし、点電荷が作る電場(電界)は考えなくてよい。③

4⃣
動画内図4のように、Aさんが静かな室内で壁を背にして、壁とBさんの間を振動数$f$の十分大きな音を発するおんさを鳴らしながら、静止しているBさんに向かって一定の速さで歩いてくる。
このとき、Bさんは1秒間に$n$回のうなりを聞いた。
これはBさんが、直接Bさんに向かってくる、振動数が$f$より㋐音波と、壁で反射してBさんに向かってくる振動数が$f$より㋑音波の重ね合わせを聞いた結果である。
Aさんがさらに速く歩いたとき、Bさんが聞く1秒あたりのうなりの回数は㋒。
ただし、Aさんの移動方向は壁と垂直であり、Aさんの背後の壁以外の壁、天井、床で反射した音は、無視できるものとする。

5⃣
なめらかに動くピストンのついた円筒容器中に理想気体が閉じ込められている。
動画内図5(a)のように、この容器は鉛直に立てられており、ピストンは重力と容器内外の圧力差から生じる力がつり合って静止していた。
つぎに、ピストンを外から支えながら円筒容器の上下を逆さにして、図5(b)のように外からの支えがなくても静止するところまでピストンをゆっくり移動させた。
容器内の気体の状態変化が等温変化であった場合、静止したピストン容器の底からの距離は$L_{等温}$であった。
また、容器内の気体の状態変化が断熱変化であった場合、に$L_{断熱}$であった。
動画内図6は、容器内の理想気体の圧力$p$と体積$V$の関係($p-V$グラフ)を示している。
ここで、実線は㋓、破線は㋔を表しており、これを用いると$L_{等速}$と$L_{酸熱}$の大小関係は、㋕である。
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