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大学入試難問(物理解答&化学32(芳香族化合物))

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 まずは、前回の物理(原子論)の解説から!と、その前に休載期間が長くなってしまい、申し訳ありませんでした。

前回の問題 物理(原子論)

<問題>

 水素原子内では、電子は原子核のまわりを静電気力を向心力として、半径r、速度vの等速円運動しているものとする。電子は電荷を-e、質量m、プランク定数h、クローン定数k、光速cとする。

(1)電子の運動方程式を記せ。

(2)電子が定常状態を保って軌道上を運動しているとき、電子に関する物質波が軌道にそって定常波を作っているものとする。このとき、満たすべき条件式を求めよ。

(3)半径rを求めよ。

(4)電子の全エネルギーを求めよ。但し、電子と原子核が無限遠に離れているときを基準とする。

<ヒント>

(1)電子に働く遠心力=原子核とのクーロン力

(2)軌道の長さ=波長の整数倍(そうでないと定常波が生じない)の関係を利用

(3)(4)は(1)と(2)を利用

<解答>

原子論のところは、上の水素原子モデル、物質波(ド・ブロイ波)が定常波を作り、p=mv=h/λ、E=hc/λであること(粒子性と光子性)を理解してもらえれば、大体のことは大丈夫ですよ。何回か、自分でも計算してみて下さいね。

今週の問題 化学(芳香族)

<問題>

 化合物AはC11H13O2で表されるAを水酸化ナトリウム水溶液に加え加熱し加水分解を行い、エーテルで抽出すると、エーテル層から化合物B、水層から化合物Cのナトリウム塩が得られた。水層に塩酸を加え、エーテルで抽出し、分析すると化合物Cの分子式はC8H8O2であることが分かった。化合物Bをニクロム酸カリウムの希硫酸水溶液で酸化すると、中性の化合物Dが得られ、Dは銀鏡反応を示さなかった。又、化合物Cを硫酸酸性下で過マンガン酸カリウムで酸化すると、ベンゼン環を有する二塩基酸の化合物Eが得られた。Eを加熱すると酸無水物Fとなった。

(1)化合物B、C、D、E、Fの構造式と名称を答よ。

(2)化合物Aの構造式を記せ。

<ヒント>

(1)塩は水槽に分離されるので、Cがカルボン酸、Bがアルコールと分かる、あとは、Cの数とアルコールBの級数を考えましょう。

(2)(1)のおまけです。

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