有機化合物（知識）の問題
安息香酸・フェノール・アニリン・ニトロベンゼンの 4 種類の芳香族化合物を溶かしたジエチルエーテル溶液がある。分液漏斗を使ってこれらを分離する操作について述べた文として誤っているものを、次のア〜オから 1 つ選べ。ただし、加える水溶液の量は十分であり、操作のたびによく振り混ぜたのち静置して、水層とエーテル層に分けるものとする。
- ア この溶液に希塩酸を加えると、アニリンは塩酸と反応してアニリン塩酸塩となり、水層に移る。
- イ アニリンを除いたエーテル溶液に炭酸水素ナトリウム水溶液を加えると、安息香酸は安息香酸ナトリウムとなって水層に移るが、フェノールはエーテル層に残る。
- ウ 安息香酸も除いたエーテル溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えると、フェノールはナトリウムフェノキシドとなって水層に移る。
- エ 安息香酸ナトリウムを含む水層に二酸化炭素を十分に通じると、安息香酸が遊離して水に溶けにくい固体として生じる。
- オ ニトロベンゼンは酸とも塩基とも反応して塩をつくらないので、ア〜ウの操作を行ったあともエーテル層に残る。
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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- 芳香族化合物の分離
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・塩基と反応して塩になった化合物は水層に移り、塩にならない化合物はエーテル層に残ることを使います。
ヒント 2
酸の強さの順は、塩酸 > カルボン酸 > 炭酸 > フェノールです。弱い酸の塩に、それより強い酸を加えると弱い酸が遊離します。
ヒント 3
ア・ウ・オは、それぞれの化合物が酸性・塩基性・中性のどれかを考えれば判断できます。残りの 2 つでは、炭酸と安息香酸・フェノールの酸の強さを比べましょう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
分離では、「弱い酸の塩 + 強い酸 → 強い酸の塩 + 弱い酸」の反応（弱酸の遊離）を利用する。酸の強さは、塩酸 > カルボン酸（安息香酸）> 炭酸（）> フェノールの順である。
エ（誤り）: 炭酸は安息香酸より弱い酸なので、安息香酸ナトリウムの水溶液に二酸化炭素を通じても安息香酸は遊離しない。安息香酸を遊離させるには、安息香酸より強い酸（希塩酸など）を加える必要がある。二酸化炭素を通じて遊離するのは、炭酸より弱い酸であるフェノール（ナトリウムフェノキシドの水溶液から）である。
ア（正しい）: アニリンは塩基なので、塩酸と中和してアニリン塩酸塩 となる。塩はイオンからなり水に溶けやすいので、水層に移る。
イ（正しい）: 安息香酸は炭酸より強い酸なので、炭酸水素ナトリウムと反応して安息香酸ナトリウムとなり、二酸化炭素を発生しながら水層に移る（）。フェノールは炭酸より弱い酸なので炭酸水素ナトリウムとは反応せず、エーテル層に残る。
ウ（正しい）: フェノールは弱い酸であるが、強塩基の水酸化ナトリウムとは中和して、ナトリウムフェノキシド となり水層に移る。
オ（正しい）: ニトロベンゼンは酸性も塩基性も示さない中性の化合物なので、塩酸・炭酸水素ナトリウム・水酸化ナトリウムのいずれとも塩をつくらず、最後までエーテル層に残る。
別解
酸の強さは 塩酸 > カルボン酸（安息香酸）> 炭酸 > フェノール。
- ア 正しい。塩基性のアニリンは塩酸と中和してアニリン塩酸塩（イオン性）となり水層へ移る。
- イ 正しい。安息香酸は炭酸より強い酸なので NaHCO₃ と反応して安息香酸ナトリウムとなり水層へ。フェノールは炭酸より弱い酸なので反応せずエーテル層に残る。
- ウ 正しい。フェノールは NaOH と中和してナトリウムフェノキシドとなり水層へ移る。
- エ 誤り。二酸化炭素（炭酸）は安息香酸より弱い酸なので、安息香酸ナトリウムから安息香酸を遊離させることはできない。遊離させるには塩酸など強い酸を加える（CO₂ で遊離するのはフェノキシドからのフェノール）。
- オ 正しい。ニトロベンゼンは中性物質で塩をつくらず、エーテル層に残る。
よって誤っているものはエ。