高分子化合物の問題
標準状態(, )で のエチレン を付加重合させたところ、エチレンのうち物質量で が反応し、ポリエチレン が得られた。得られたポリエチレンの質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。ただし、原子量は , とし、エチレンは理想気体とみなし、標準状態での気体 の体積は とする。また、反応したエチレンはすべてポリエチレンになり、高分子の末端は無視できるものとする。
この問題で使うもの
- 付加重合の量的関係(説明と入口の問題)
- 気体の体積と物質量(説明と入口の問題)
- 原子量・分子量・式量(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(37 技能)
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- 物質量と質量・粒子の数
- 付加重合の量的関係
- 気体の体積と物質量
ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
まず気体の体積からエチレンの物質量を求めましょう。
ヒント 2
付加重合ではほかの分子がとれないので、反応した単量体の質量 = 生じた高分子の質量です。
ヒント 3
エチレンは 2.00 mol で、そのうち 1.60 mol が反応します。
答えと解説
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解説を読む
エチレンの物質量は
このうち が反応するので、反応したエチレンは
付加重合
では、ほかの分子がとれないので、反応したエチレンの質量がそのままポリエチレンの質量になる(質量保存の法則)。エチレン の分子量は なので、ポリエチレンの質量は
有効数字 2 桁で である。
別解
エチレンの物質量は 。反応したのは なので 。
エチレン(分子量 )は末端を無視するとすべて繰り返し単位 (式量 28)になるので、ポリエチレンの質量は反応したエチレンの質量に等しく、。有効数字 2 桁で 45 g。
検算: 未反応のエチレン と合わせると で、全エチレンの質量と一致。