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化学基礎　2022年度版
放射線・放射性同位体・半減期について解説します。

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化学基礎
電離度と水素イオン濃度について解説します。

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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

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ビーカーに$0.100mol/L$の塩酸を$10.00mL$入れ、
ここに電極間の距離が固定されている2本の白金電極を浸して、それらの電極からの導線を電流計と定電圧電源に接続した(図1)。
この状態で定電圧電源のスイッチを入れ、電流値を測定した。
次にこの塩酸の入ったビーカーに$0.100mol/L$の水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら、その都度一定の電圧をかけ、その時の電流 値を記録した。
この操作を水酸化ナトリウム水溶液の滴下量が $20.0mL$になるまで行った。
通電は電流値の測定時にだけ極めて 短時間行うものとし、
いずれの電極においても水の電気分解や 気体の発生などの
酸化還元反応、液温の変化などは無視できるものとする。
また全てのイオンにおいて、電流値への寄与は等 しいものとする。

実験結果を、横軸を水酸化ナトリウム水溶液の滴下量$〔mL〕$、縦軸を電流$ 〔A〕 $としたグラフで表すと
どのようになるか。
最も適切なグラフを図2の$A～F$から一つ選べ。
ただし、これらの全てのグラフでは目盛りは同一である。
($0.100mol/L$の塩酸$10.00mL$に$0.100mol/L$
の水酸化ナトリウム水溶液を加えている)
※図・グラフは動画内参照

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金と異なり、銀は王水に入れてもほとんど溶解しない。その理由を50字以内で簡潔に記述せよ。