共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)追・再試験
問113 (化学(第4問) 問2)

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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113(化学(第4問) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

次の問いに答えよ。

分子式がC8H10Oで、ベンゼン環を一つもつ化合物には、いくつかの異性体がある。それらのうちナトリウムと反応しない化合物は、何種類あるか。最も適当な数を、次の選択肢のうちから一つ選べ。
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この過去問の解説 (3件)

01

分子式がC8H10Oで、ベンゼン環を一つもつ化合物は

ベンゼンの6本の腕のC-Hの間に

-O-(エーテル結合かヒドロキシ基として)、

-CH2-の2つ(-CH2-が別の場所に2つ付加するか-C2H4-として付加するか)

が入った化合物です。

 

その中でヒドロキシ基やフェノールのように-OH

が化合物の末端にあるとナトリウムと反応してしまうため、

除外します。

 

つまり、-O-はエーテルとして付加されるしかありません。

このことから

ベンゼン以外のC2H4Oが

①-CH2-と-CH2-O-として付加するもの

②-O-CH2-CH2-として付加するもの

③-CH2-O-CH2-として付加するもの

が考えられます。

 

①はベンゼン環に付加した2つの置換基が隣り合う位置のオルト(o-, 1,2-)、

1つ飛ばした位置のメタ(m-, 1,3-)、

向かい合う位置のパラ(p-, 1,4-)、

の3種類の異性体があります。

 

これを合わせて全部で5種類考えられます。

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02

分子式C8H10Oでベンゼン環を1つもつ化合物ということで、ベンゼン環は炭素Cを6個有するので、残りの炭素は2個ということになります。

これに加えて酸素をどこかに1個入れなければならないのですが、このときにヒドロキシ基(-OH)としてしまうとナトリウムNaと反応してしまうので不適当になります。

 

しかたがって

⑴ベンゼン環にCH3-CH2-O-が付く化合物

⑵ベンゼン環にCH3-O-CH2-が付く化合物

⑶ベンゼン環にメチル基(-CH3)とCH3-O-が付く化合物

 

のパターンが考えられます。

また⑶に関してはオルト、メタ、パラの三種類存在しうるので合計で五種類となります。

よって選択肢のうちで最も適当な数は5ということが分かります。

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03

数え上げるしかありません。

ベンゼン環が炭素6つを含むので、残っている炭素が2つです。

また酸素をどこかに1個入れないといけないのですが、

このときアルコールやフェノールとして入れるとNaと反応するため、エーテルで入れる必要があります。

 

このことから

①ベンゼン環にメチル基(CH3-)とメチルエーテル(CH3-O-)がくっつくもの

②ベンゼン環にCH3-O-CH2-がくっつくもの

③ベンゼン環にCH3-CH2-O-がくっつくもの

が考えられますが、①はo-, m-, p-の3種類あるので、

全部で5種類です。

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