2006年度 化学Ⅰ－第4問－問7
【問題】
次の条件a～cを満たす炭化水素がある。この炭化水素1.0molを完全燃焼させたとき，消 費される酸素は何molか。最も適当な数値を，下の①～⑥のうちから一つ選べ。
a 一つの環からなる脂環式炭化水素である。
b 二重結合を二つもち，残りはすべて単結合である。
c 水素原子の数は炭素原子の数より4個多い。
① 3.0 ② 5.5 ③ 6.0 ④ 8.5 ⑤ 11 ⑥ 14
【正解】
⑤ 11
【解説】
炭化水素の炭素原子の数と水素原子の数の関係は，次のようになります。
１．アルカンの炭素原子の数をnとおくと，水素原子の数は2n＋2である（一般式CnH2n＋
2）。
２．環構造が1つあると，水素原子の数が2つ減る。
３．二重結合が1つあると，水素原子の数が2つ減る。
４．三重結合が1つあると，水素原子の数が4つ減る。
問題中の記述a，bより，この炭化水素はアルカンよりも水素原子の数が6つ少ないこと がわかります（2n－4）。また，cより，水素原子の数はn＋4と表すこともできます。こ れらは同じ炭化水素の水素原子の数を表しているので，次の等式が成り立ちます。
2n－4 ＝ n＋4
これを解いて，n＝8より，この炭化水素の分子式はC8H12です。
有機化合物を完全燃焼すると，二酸化炭素CO2と水H2Oを生じます。この変化の化学反 応式をつくるとき，まずは有機化合物の炭素原子の数からCO2の係数を，水素原子の数か らH2Oの係数をそれぞれ求めます。その後，完全燃焼に必要な酸素原子の数をO2で調整し ます。O2の係数をxとおくと，次のような化学反応式になります。
C8H12 ＋ xO2 → ８CO2 ＋ ６H2O
ここで，右辺に酸素原子が22あります。左辺にも酸素原子が22必要なので，2x＝22より，
O2の係数xは11となります。炭化水素とO2の係数比が1：11であり，炭化水素の物質量が 1.0molなので，必要なO2は11molです。
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