こんにちは、一人暮らしなのにトランプを持ってきた”ねくお”です。今回は有機化学の非常に重要な問題である元素分析について解説していこうと思います。元素分析=犯人捜しだと思って、少しずつ問題文から手がかりを手に入れながら特定していきましょう。ということで、今日も普通の国立大学に合格するために、サクッといってみよ~!!
元素分析いくぜ!!
元素分析これだけは押さえて!!
まずは、元素分析全体を見ていこうと思います。ここが1っ番重要だから。必ず見てくれ
①塩化カルシウム管:H₂O吸収する⇒水素についての手がかりGET!
②ソーダ石灰管:CO₂吸収する⇒炭素についての手がかりGET!
③全体ー(①+②):酸素についての手がかりGET!
※管のつなぎ方について
試料管(CuOを含む)→①塩化カルシウム管→②ソーダ石灰管
●①→②の理由:ソーダ石灰管が先の場合、ソーダ石灰はH₂OもCO₂も吸収できるため、正確な実験ができないため。
●CuOを入れる理由:試料を完全燃焼させるため。
上記のポイントは何回も復習してな。どんな元素分析の問題が来ても、共通の重要なとこやねん。
試料管(H₂O、CO₂、O₂)→塩化カルシウム管(CO₂、O₂)→ソーダ石灰管(O₂)ってなるわけやな
()の中は、管を通したあとの残りの物質たちだから。
CuOを、何故入れるのかという理由を聞く問題あるから、
試料を完全燃焼させるため。必ず覚えておこう。
「試料を完全燃焼させるため」なんて初見で解けるわけないんやから。絶対暗記やで。
もう1つだけ覚えてほしいのがありましたわ。すいません笑。数学できる人は飛ばしてもいいけど、数学無理やわって言う人、元素分析をパターン化して楽したい人は見てくれ。
<元素分析完全パターン化>
①塩化カルシウム管、②ソーダ石灰管、③全体ー(①+②)で手がかりをGETした後にすること
●炭素、水素、酸素の質量を求める
Hの質量=塩化カルシウム管の増加量×2/18 ※2は水素の分子量、18は水の分子量
Cの質量=ソーダ石灰管の増加量×12/44 ※12は炭素の分子量、44は二酸化炭素の分子量
Oの質量=全体ー(Hの質量+Cの質量)
●C:H:Oの比を求めて、組成式を完成させ、分子量と比較する
C:H:O=Cの質量/12 : Hの質量/1 : Oの質量/16 =この比が組成式の比
例 C:H:O=2:5:3=C₂H₅O₃が組成式
※12は炭素の原子量、1は水素の原子量 16は酸素の原子量
問題演習
まずは自分で解いてみてください。
アルコールAがある。A3.7mgを完全燃焼させたところ、塩化カルシウム管とソーダ石灰管の質量がそれぞれ4.5mg、8.8mg増加した。また、Aの分子量は74である。
(1)Aの分子式を求めよ
【ねくお解説!!】
元素分析しましょう。
Aについて全体:3.7mg、塩化カルシウム管の増加=H₂O4.5mg、ソーダ石灰管の増加=CO₂8.8mg
んじゃあ、ポイント通り、組成式を作りにいくために、質量を求めていくよ
●炭素、水素、酸素の質量を求める
Hの質量=4.5×2/18=0.5mg
Cの質量=8.8×12/44=2.4mg
Oの質量=3.7ー(0.5+2.4)=0.8mg
●C:H:Oの比を求めて、組成式を完成させ、分子量と比較する
C:H:O=2.4/12:0.5/1:0.8/16=4:10:1=Aの組成式C₄H₁₀O
分子量と比較やな。問題文からAの分子量は74やな。
組成式の量は4×12+1×10+16=74=Aの分子量と一致!!
ということはAの分子式はC₄H₁₀Oである…終了
いーや、やばいでしょ。完全にポイント通りだと思わんかった??思ったよな。だから、元素分析が上の手順に従ってれば満点確定なのよ。元素分析を間違えると、その下の問題全てを間違えることになるから、絶対に満点じゃなきゃいけんのよ。だから、手順を必ず覚えて、確実に正解しに行こうや!!
おすすめの参考書紹介
おすすめの参考書を紹介しておきます。紹介した参考書があなたの役に立てれば幸いです。
化学は良質な参考書が多いけど、全体と分野に絞ってそれぞれ紹介します
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①やっぱり王道!重問!!ねくおもこれでした。
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●分野ごと
有機化学:ちょっとムズイけど、問題量も多いし、解説も丁寧
無機化学 とりあえず元素については簡単に覚えておいたほうがいいから、楽しく覚えよう。
理論化学
これは教科書で充分。参考書買う必要なし。それでもわからなかったらねくおのblogに来いよ!
まとめ
①塩化カルシウム管:H₂O吸収する⇒水素についての手がかりGET!
②ソーダ石灰管:CO₂吸収する⇒炭素についての手がかりGET!
③全体ー(①+②):酸素についての手がかりGET!
※管のつなぎ方について
試料管(CuOを含む)→①塩化カルシウム管→②ソーダ石灰管
●①→②の理由:ソーダ石灰管が先の場合、ソーダ石灰はH₂OもCO₂も吸収できるため、正確な実験ができない
●CuOを入れる理由:試料を完全燃焼させるため。
<元素分析完全パターン化>
①塩化カルシウム管、②ソーダ石灰管、③全体ー(①+②)で手がかりをGETした後にすること
●炭素、水素、酸素の質量を求める
Hの質量=塩化カルシウム管の増加量×2/18 ※2は水素の分子量、18は水の分子量
Cの質量=ソーダ石灰管の増加量×12/44 ※12は炭素の分子量、44は二酸化炭素の分子量
Oの質量=全体ー(Hの質量+Cの質量)
●C:H:Oの比を求めて、組成式を完成させ、分子量と比較する
C:H:O=Cの質量/12 : Hの質量/1 : Oの質量/16 =この比が組成式の比
例 C:H:O=2:5:3=C₂H₅O₃が組成式
※12は炭素の原子量、1は水素の原子量 16は酸素の原子量
元素分析分野はこの2つのポイントを覚えておけば満点確定です。
ということで今回は有機化学分野で非常に重要な元素分析について完全パターン化してきました。手順を守り、確実に満点をとりに行きましょう
誤りがあれば、コメント指摘していただけると幸いです。修正します。また、取り扱ってほしいテーマなどもあればコメントお願いします。
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