共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問112 (化学(第4問) 問1)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和4年度(2022年度)追・再試験 問112(化学(第4問) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

次の問いに答えよ。

濃硫酸を用いて、エタノールを脱水してエチレン(エテン)を得るために、図1のような装置を組み立てた。この装置を用いたエチレンの合成に関する説明として誤りを含むものはどれか。後の選択肢のうちから一つ選べ。
問題文の画像
  • エチレンを水上置換により捕集するのは、エチレンが水に溶けにくいためである。
  • 安全瓶は、水槽の水が逆流するのを防ぐために用いられる。
  • エチレンの生成に適した反応温度にするために、フラスコを水浴で加熱する。
  • 反応溶液の温度が下がらないように、エタノールを少しずつ加える。

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この過去問の解説 (3件)

01

エチレンの製法は、工業的にはナフサの熱分解によって得られます。

実験室では、濃硫酸を触媒としてエタノールを分子内脱水することで発生させます。

選択肢1. エチレンを水上置換により捕集するのは、エチレンが水に溶けにくいためである。

正しい。

エチレンは無極性分子で水に溶けにくいため、

水上置換法での収集が適しています。

選択肢2. 安全瓶は、水槽の水が逆流するのを防ぐために用いられる。

正しい。

安全瓶は、水槽の水が逆流するのを防ぐために用いられます。

選択肢3. エチレンの生成に適した反応温度にするために、フラスコを水浴で加熱する。

誤り。

エチレンを生成するには

160~170℃で加熱する必要があります。

水浴では水が沸騰してしまうため、

油浴(オイルバス)を用いて加熱します。

選択肢4. 反応溶液の温度が下がらないように、エタノールを少しずつ加える。

正しい。

科学の実験では

急激な反応が起こらない、

または温度が下がらないように

試薬を少しづつ加えます。

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02

エチレンCH2=CH2は天然ガスまたはナフサから熱分解により大量製造されます。

実験室では、エタノールC2H5OHに濃硫酸を加えて、160-170℃に加熱して得られます。

つまり、フラスコを水浴で加熱しても水の沸点は100℃なので、温度を160-170℃にすることができません。

よって説明として誤りを含む選択肢は「エチレンの生成に適した反応速度にするために、フラスコを水浴で加熱する」ということが分かります。

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03

エタノールは170℃で脱水するとエチレンが、130℃で脱水するとジエチルエーテルが得られます。

今回は170℃で脱水する必要があるので、水浴ではその温度を出すことができません。

よって

「エチレンの生成に適した反応温度にするために、フラスコを水浴で加熱する。」

が誤りです。

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