有機化合物(知識)の問題
フェノールと安息香酸を溶かしたジエチルエーテル溶液を分液漏斗に入れ、水溶液 [ a ] を加えてよく振り混ぜたのち静置したところ、2 種類の化合物のうち一方だけが塩となって水層に移り、もう一方はエーテル層に残った。このとき水層に移った化合物は [ b ] である。
空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次の表のア〜エから 1 つ選べ。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 希塩酸 | 安息香酸 |
| イ | 水酸化ナトリウム水溶液 | フェノール |
| ウ | 炭酸水素ナトリウム水溶液 | フェノール |
| エ | 炭酸水素ナトリウム水溶液 | 安息香酸 |
この問題で使うもの
- 芳香族化合物の分離(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(39 技能)
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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
酸性の芳香族化合物は、塩基と反応して塩になると水に溶けやすくなり、水層に移ることを使おう。
ヒント 2
酸の強さの順序「カルボン酸 > 炭酸 > フェノール類」が鍵。弱い酸の塩に強い酸を加えると、弱い酸が遊離する。
ヒント 3
希塩酸ではどちらの化合物も塩にならず、水酸化ナトリウム水溶液ではどちらも塩になってしまう。一方だけを塩にできるのは炭酸水素ナトリウム水溶液である。では、それと反応するのはどちらの化合物か。
答えと解説
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エ
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解説を読む
正解: エ
酸の強さは の順である。
炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると、炭酸より強い酸である安息香酸だけが反応して塩(安息香酸ナトリウム)になり、水層に移る。
フェノールは炭酸より弱い酸なので とは反応せず、エーテル層に残る。よって a は炭酸水素ナトリウム水溶液、b は安息香酸である。
各選択肢の検討:
- ア(誤り) 希塩酸は酸なので、酸性の化合物であるフェノールや安息香酸とは塩をつくらない。どちらもエーテル層に残る(希塩酸で水層に移るのはアニリンのような塩基性の化合物である)。
- イ(誤り) 水酸化ナトリウムは強塩基なので、フェノールと安息香酸の両方と中和して塩をつくり、両方とも水層に移ってしまう。「一方だけが水層に移る」という結果に合わない。
- ウ(誤り) 炭酸水素ナトリウム水溶液で水層に移るのは、炭酸より強い酸である安息香酸であって、フェノールではない。
- エ(正しい) 上で述べたとおり。
別解
酸の強さは、安息香酸(カルボン酸)> 炭酸 > フェノール の順である。強い酸の塩に弱い酸を加えると弱い酸が遊離するので、炭酸水素ナトリウム は、炭酸より強い酸である安息香酸とは反応して塩(安息香酸ナトリウム)と と水を生じるが、炭酸より弱い酸であるフェノールとは反応しない。したがって、炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると安息香酸だけが塩となって水層に移り、フェノールはエーテル層に残る。
各選択肢:
- ア: 希塩酸は強酸で、安息香酸もフェノールも塩にしないので、どちらも水層に移らない。誤り。
- イ: 水酸化ナトリウム水溶液は強塩基で、フェノールも安息香酸も中和して塩にするので、両方が水層に移り、「一方だけ」にならない。誤り。
- ウ: 炭酸水素ナトリウム水溶液で水層に移るのはフェノールではなく安息香酸。誤り。
- エ: 炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、水層に移るのは安息香酸。正しい。
よって答えはエ。