東邦大学 医学部 化学（2025年度）全問題・超図解解説

STEP 1酢酸の電離平衡と電離定数 $K_{\text{a}}$ の式を立てる

水溶液中で酢酸 $\text{CH}_3\text{COOH}$ は次のように電離平衡の状態にあります。 $$\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftarrows \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$$ このときの酸の電離定数 $K_{\text{a}}$ は次の式で表されます。 $$K_{\text{a}} = \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}$$

STEP 2$\text{pH} = 4.57$ から $[\text{H}^+]$ を求め、$K_{\text{a}}$ の式に代入する

$\text{pH} = -\log_{10}[\text{H}^+]$ の定義より、$\text{pH} = 4.57$ のとき水素イオン濃度 $[\text{H}^+]$ は、 $$[\text{H}^+] = 1.00 \times 10^{-4.57}\text{ mol/L}$$ です。一方、問題文で与えられた酢酸の電離定数も $K_{\text{a}} = 1.00 \times 10^{-4.57}\text{ mol/L}$ です。
したがって、電離定数の式に代入すると、 $$1.00 \times 10^{-4.57} = \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-] \times (1.00 \times 10^{-4.57})}{[\text{CH}_3\text{COOH}]}$$ 両辺を $1.00 \times 10^{-4.57}$ で割ると、 $$\frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} = 1.00 = 1.0 \times 10^0$$ となります。よって、$[\text{CH}_3\text{COOH}] : [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 1 : 1.0 \times 10^0$ です。

STEP 1コニカルビーカー内で起きた反応の順序を整理する

コニカルビーカーには、最初に酢酸ナトリウム水溶液A $20.0\text{ mL}$ が入っており、そこへ強酸である $1.00\text{ mol/L}$ $\text{H}_2\text{SO}_4$ 水溶液 $15.00\text{ mL}$ を加え、さらに強塩基である $1.00\text{ mol/L}$ $\text{NaOH}$ 水溶液 $25.00\text{ mL}$ を加えました。

STEP 2なぜ選択肢や問題文の誘導で気をつける必要があるのか？（2つの視点の徹底検証）

ここで、コニカルビーカーに $\text{H}_2\text{SO}_4$（$\text{H}^+$ として $0.0300\text{ mol}$）を入れた瞬間、ビーカー内の $\text{CH}_3\text{COONa}$（後で問3で求めるように $0.0100\text{ mol}$ あります）は弱酸の塩なので、弱酸の遊離反応： $$\text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + \text{Na}^+$$ を起こして、すべての $\text{CH}_3\text{COONa}$ がいったん $\text{CH}_3\text{COOH}$ に変わります。
しかし、問題文の冒頭をもう一度よく読んでください！

「また、酸が酢酸だけの場合、中和点までは酢酸に $\text{NaOH}$ を加えるとこの酢酸と反応した $\text{NaOH}$ の物質量だけ酢酸ナトリウムが生成する。」
「問2：下線(1)で $\text{H}_2\text{SO}_4$ と中和反応した $\text{NaOH}$ の物質量は有効数字3桁で……ただし、$\text{H}_2\text{SO}_4$ は一部電離したものも含めるものとする。」

この2文の対応関係が超重要です！
【実験のストーリーを時間の順（①$\text{H}_2\text{SO}_4$ 投入 → ②$\text{NaOH}$ 投入）で正確に追うと】

• ビーカー内の $\text{CH}_3\text{COONa}$ の物質量を $x\text{ [mol]}$ とします。
• ここに $\text{H}_2\text{SO}_4$ を $0.01500\text{ mol}$（$\text{H}^+$ として $0.0300\text{ mol}$）加えると、$\text{H}^+$ のうち $x\text{ mol}$ が $\text{CH}_3\text{COO}^-$ と反応して弱酸 $\text{CH}_3\text{COOH}$ $x\text{ mol}$ を遊離させ、残りの $(0.0300 - x)\text{ mol}$ の $\text{H}^+$ が強酸（$\text{H}_2\text{SO}_4$ または $\text{HSO}_4^-$）としてビーカー内に残ります（※もし単純に「$\text{H}_2\text{SO}_4$ と中和反応した $\text{NaOH}$」なら、なぜわざわざ問題文に『酸が酢酸だけの場合、酢酸に $\text{NaOH}$ を加えると反応した $\text{NaOH}$ の分だけ酢酸ナトリウムが生成する』という前提と、『$\text{H}_2\text{SO}_4$ は一部電離したもの（＝$\text{HSO}_4^-$）も含める』という但し書きがあるのでしょうか？）。

STEP 3問題文の一字一句から出題者の意図を確定させる

問題文の2つの但し書きを見てみましょう。
1つ目：「また、酸が酢酸だけの場合、中和点までは酢酸に $\text{NaOH}$ を加えるとこの酢酸と反応した $\text{NaOH}$ の物質量だけ酢酸ナトリウムが生成する。」
2つ目（問2）：「ただし、$\text{H}_2\text{SO}_4$ は一部電離したものも含めるものとする。」

なぜ問2に「$\text{H}_2\text{SO}_4$ は一部電離したもの（$\text{HSO}_4^-$ や $\text{H}^+$）も含める」と書いてあるかというと、水溶液中で $\text{H}_2\text{SO}_4$ は電離しているため「分子の $\text{H}_2\text{SO}_4$ だけでなく電離した $\text{H}^+$ や $\text{HSO}_4^-$ との反応も含めて、硫酸由来の $\text{H}^+$ と $\text{NaOH}$ の中和反応を考えよ」という意味です。
そして、問2が問3（水溶液Aのモル濃度を求める問題）の前に配置されている誘導構成に注目してください！
入試問題の誘導順序（問1 → 問2 → 問3）において、問3を解くためのステップとして問2が置かれています。
しかし、もし問2が $x$（問3の答え）を使わずに決まる値だとしたら：

• ケースA（誘導順序通り問2が先に出る場合）：加えた $\text{H}_2\text{SO}_4$（$0.01500\text{ mol}$）が完全に中和反応するときの $\text{NaOH}$ の物質量は $0.01500 \times 2 = \mathbf{3.00 \times 10^{-2}\text{ mol}}$（または、加えた $\text{NaOH}$ $25.00\text{ mL}$ すなわち $\mathbf{2.50 \times 10^{-2}\text{ mol}}$ がすべて $\text{H}_2\text{SO}_4$ 由来の中和に使われた、あるいは反応後に残った $\text{H}_2\text{SO}_4$ 由来の計算）。
• ケースB（実験操作の順序通り、先に $\text{CH}_3\text{COONa}$ と $\text{H}_2\text{SO}_4$ が反応した場合）：$\text{CH}_3\text{COONa}$ ($0.0100\text{ mol}$) が $\text{H}_2\text{SO}_4$ の $\text{H}^+$ ($0.0300\text{ mol}$) のうち $0.0100\text{ mol}$ を消費して $\text{CH}_3\text{COOH}$ ($0.0100\text{ mol}$) となり、残った $\text{H}_2\text{SO}_4$（一部電離した $\text{HSO}_4^-$ を含む）の $\text{H}^+$ は $0.0200\text{ mol}$。そこへ $\text{NaOH}$ ($0.0250\text{ mol}$) を加えたので、$\text{H}_2\text{SO}_4$（一部電離したものを含む）と中和反応した $\text{NaOH}$ は $\mathbf{2.00 \times 10^{-2}\text{ mol}}$（残りの $0.0050\text{ mol}$ の $\text{NaOH}$ は $\text{CH}_3\text{COOH}$ と中和反応した）。

ここで、問題文の「酸が酢酸だけの場合、中和点までは酢酸に $\text{NaOH}$ を加えるとこの酢酸と反応した $\text{NaOH}$ の物質量だけ酢酸ナトリウムが生成する」という一文は、「$\text{NaOH}$ の一部が酢酸と反応して酢酸ナトリウムを生成する」という計算（すなわちケースB）で使うための条件文ですが、もしそれなら問3（酢酸ナトリウムの量）が分からないと問2が出せません。逆に、問2で「加えた $\text{H}_2\text{SO}_4$ $15.00\text{ mL}$ と過不足なく中和反応する $\text{NaOH}$ は $3.00 \times 10^{-2}\text{ mol}$」「実際に加えた $\text{NaOH}$ で $\text{H}_2\text{SO}_4$ と反応したのは $2.50 \times 10^{-2}\text{ mol}$（またはケースBの $2.00 \times 10^{-2}\text{ mol}$）」のどれをとっても、問3以降の計算（水溶液Aの濃度 $5.00 \times 10^{-1}\text{ mol/L}$、問4の $n=3$、問5の $9.6\text{ mL}$）は1ミリも変わらず完全に一致します！
それぞれの式の成り立ちを整理しておきましょう：

STEP 1正味の $\text{H}^+$ の物質量（または電荷収支・物質収支）から一発で求める！

酢酸ナトリウム水溶液Aのモル濃度を $c\text{ [mol/L]}$ とおきます。
コニカルビーカーにとった水溶液A $20.0\text{ mL}$ 中に含まれる酢酸ナトリウム $\text{CH}_3\text{COONa}$ の物質量 $n_0$ は、 $$n_0 = c \times \frac{20.0}{1000} = 0.0200c\text{ [mol]}$$ です。
ここに、$\text{H}_2\text{SO}_4$ からの $\text{H}^+$ を $0.0300\text{ mol}$、$\text{NaOH}$ からの $\text{OH}^-$ を $0.0250\text{ mol}$ 加えました。
強酸の $\text{H}^+$ ($0.0300\text{ mol}$) と強塩基の $\text{OH}^-$ ($0.0250\text{ mol}$) が中和すると、差し引きで余る正味の $\text{H}^+$ の物質量は、 $$0.0300 - 0.0250 = 0.0050\text{ mol}$$ です。

STEP 2問1の結果（$[\text{CH}_3\text{COOH}] : [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 1 : 1$）を使う

この余った $0.0050\text{ mol}$ の $\text{H}^+$ が、もとの $\text{CH}_3\text{COO}^-$ ($n_0\text{ mol}$) と反応して $\text{CH}_3\text{COOH}$ を生成します。 $$\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$$ したがって、反応後のコニカルビーカー内の物質量は、

• 生成した $\text{CH}_3\text{COOH}$ の物質量 $= 0.0050\text{ mol}$
• 残った $\text{CH}_3\text{COO}^-$ の物質量 $= (n_0 - 0.0050)\text{ mol}$

問1より、下線(1)の溶液では $[\text{CH}_3\text{COOH}] : [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 1 : 1$（同じ溶液内なので物質量の比も $1 : 1$）ですから、 $$0.0050 = n_0 - 0.0050$$ $$n_0 = 0.0100\text{ mol}$$ と求まります！（※さきほどのケースBの順序で「$\text{CH}_3\text{COOH}$ $n_0\text{ mol}$ に残りの $\text{NaOH}$ $(0.0250 - (0.0300 - n_0))\text{ mol}$ が反応して半分だけ $\text{CH}_3\text{COONa}$ になった」と立式しても、まったく同じ $n_0 - 0.0050 = 0.0050 \iff n_0 = 0.0100\text{ mol}$ になります！）

STEP 3水溶液Aのモル濃度 $c$ を計算する

$20.0\text{ mL}$ ($= 0.0200\text{ L}$) 中に $n_0 = 0.0100\text{ mol}$ の酢酸ナトリウムが含まれているので、水溶液Aのモル濃度 $c$ は、 $$c = \frac{0.0100\text{ mol}}{\dfrac{20.0}{1000}\text{ L}} = 0.500\text{ mol/L} = 5.00 \times 10^{-1}\text{ mol/L}$$ となります。

STEP 1$250\text{ mL}$ の水溶液Aに含まれる酢酸ナトリウムの物質量を求める

問3より、酢酸ナトリウム水溶液Aのモル濃度は $0.500\text{ mol/L}$ です。
水溶液Aは $250\text{ mL}$ ($= 0.250\text{ L}$) 調製したので、この中に溶けている酢酸ナトリウム（および溶かした酢酸ナトリウム $n$ 水和物 $\text{CH}_3\text{COONa}\cdot n\text{H}_2\text{O}$）の物質量は、 $$0.500\text{ mol/L} \times \frac{250}{1000}\text{ L} = 0.125\text{ mol}$$ です。

STEP 2式量 $M$ を求め、$n$ を特定する

実験で溶かした酢酸ナトリウム $n$ 水和物の質量は $17.000\text{ g}$ で、これが $0.125\text{ mol}$ ($= \frac{1}{8}\text{ mol}$) に相当するので、$\text{CH}_3\text{COONa}\cdot n\text{H}_2\text{O}$ の式量 $M$ は、 $$M = \frac{17.000\text{ g}}{0.125\text{ mol}} = 17.000 \times 8 = 136.0\text{ g/mol}$$ 一方、原子量（$\text{H}=1.0, \text{C}=12.0, \text{O}=16.0, \text{Na}=23.0$）より、

• 無水酢酸ナトリウム $\text{CH}_3\text{COONa}$ の式量 $= 12.0 \times 2 + 1.0 \times 3 + 16.0 \times 2 + 23.0 = 82.0$
• 水 $\text{H}_2\text{O}$ の分子量 $= 1.0 \times 2 + 16.0 = 18.0$

したがって、 $$82.0 + 18.0n = 136.0$$ $$18.0n = 136.0 - 82.0 = 54.0$$ $$n = \frac{54.0}{18.0} = 3$$ と気持ちよく整数で求まります！（実際、酢酸ナトリウム三水和物 $\text{CH}_3\text{COONa}\cdot 3\text{H}_2\text{O}$ は実験室で最もよく使われる試薬です）。

STEP 1希釈前後の溶質の物質量保存（$C_1 V_1 = C_2 V_2$）を立てる

必要な水溶液A（濃度 $C_1 = 0.500\text{ mol/L}$）の体積を $V_1\text{ [mL]}$ とします。
希釈後の溶液は濃度 $C_2 = 0.120\text{ mol/L}$、体積 $V_2 = 40.0\text{ mL}$ なので、含まれる酢酸ナトリウムの物質量が等しいことから、 $$0.500\text{ mol/L} \times \frac{V_1}{1000}\text{ L} = 0.120\text{ mol/L} \times \frac{40.0}{1000}\text{ L}$$ 両辺を $1000$ 倍して $V_1$ について解くと、 $$0.500 V_1 = 0.120 \times 40.0 = 4.80$$ $$V_1 = \frac{4.80}{0.500} = 9.60\text{ mL}$$ 解答欄の形式（有効数字2桁 $\fbox{シ}\,. \fbox{ス} \times 10^{\fbox{セ}}$）に合わせると、 $$9.6 \times 10^0\text{ mL}$$ となります。

STEP 1実験1と実験2の空間Xの中身を確認する

• 実験1：ガラス管を水銀で満たして倒立させただけであり、「水銀の蒸気圧は無視できる」とあるため、空間Xには気体が存在せず「真空」（トリチェリの真空）です。
• 実験2：ガラス管内に水を導入し、水銀の液面の上に「水の層がわずかにあった（＝気液平衡状態にある）」ので、空間Xは「水の飽和蒸気圧」で満たされています（※ガラス管で外気とは遮断されているため、空間Xの中に大気は入っていません）。

STEP 1水銀柱が支えるべき圧力を求める

実験2では、外圧が標準大気圧 $P_0 = 1.013 \times 10^5\text{ Pa}$ であり、空間Xの圧力が $27\,^\circ\text{C}$ の水の飽和蒸気圧 $P_{\text{H}_2\text{O}} = 3.6 \times 10^3\text{ Pa} = 0.036 \times 10^5\text{ Pa}$ です。
よって、水銀柱（高さ $h_1\text{ mm}$）が支える圧力 $P_{\text{Hg}}$ は、 $$P_{\text{Hg}} = P_0 - P_{\text{H}_2\text{O}} = 1.013 \times 10^5 - 0.036 \times 10^5 = 0.977 \times 10^5\text{ Pa}$$

STEP 2実験1の比例関係を使って水銀柱の高さ $h_1\text{ [mm]}$ に換算する

実験1より、$1.013 \times 10^5\text{ Pa}$ の圧力が水銀柱 $760\text{ mm}$ に相当するので、比例式を立てると、 $$h_1 = 760\text{ mm} \times \frac{0.977 \times 10^5\text{ Pa}}{1.013 \times 10^5\text{ Pa}}$$ ここで、$1.013 \div 760$ を計算してみると、$760 \times 1.33289\dots = 1013$ ですが、もっと簡単に割り算を実行しましょう。 $$\frac{760 \times 0.977}{1.013} = \frac{742.52}{1.013} = 732.991\dots\text{ mm}$$ 有効数字2桁にするため、3桁目の $2$ を四捨五入すると、 $$h_1 \fallingdotseq 7.3 \times 10^2\text{ mm}$$ となります。

STEP 1液柱の圧力公式 $P = d h g$ から、密度 $d$ と高さ $h$ の反比例関係を使う

実験2と同じ外圧・同じ水の飽和蒸気圧なので、液体Aの液柱が支えるべき圧力 $P$ は問7の水銀柱が支えた圧力 $P_{\text{Hg}}$ とまったく同じです。
公式 $P = d h g$ において、$P$ と重力加速度 $g$ が共通なので、 $$d_{\text{A}} h_{\text{A}} g = d_{\text{Hg}} h_1 g \quad \Longleftrightarrow \quad h_{\text{A}} = h_1 \times \frac{d_{\text{Hg}}}{d_{\text{A}}}$$ つまり、液体の密度が軽くなった分だけ、同じ圧力を支えるのに必要な液柱の高さ $h$ は反比例して高くなります！

STEP 2数値を代入して正確に計算する

水銀の密度 $d_{\text{Hg}} = 13.6\text{ g/cm}^3$、液体Aの密度 $d_{\text{A}} = 10.2\text{ g/cm}^3$ です。
ここで $\dfrac{13.6}{10.2}$ を約分すると、分子・分母ともに $3.4$ で割れて、 $$\frac{13.6}{10.2} = \frac{4 \times 3.4}{3 \times 3.4} = \frac{4}{3}$$ という非常にきれいな分数になります！
問7の四捨五入前の値 $h_1 = 732.99\text{ mm}$ を代入すると、 $$h_{\text{A}} = 732.99\text{ mm} \times \frac{4}{3} = 977.32\dots\text{ mm}$$ （※問7の $7.3 \times 10^2 = 730\text{ mm}$ を使っても $730 \times \frac{4}{3} = 973.3\dots\text{ mm}$ です）。
これを有効数字2桁に四捨五入すると、百の位が $9$、十の位が $7$ なので四捨五入で繰り上がり、 $$h_{\text{A}} = 1000\text{ mm} = 1.0 \times 10^3\text{ mm}$$ となります。

STEP 1実験3の外圧と水の飽和蒸気圧から、水銀柱が支える圧力を求める

実験3では、外の気圧が $P_{\text{外}} = 8.104 \times 10^4\text{ Pa}$ です。
なお、$8.104 \times 10^4\text{ Pa}$ は標準大気圧 $1.013 \times 10^5\text{ Pa}$ のちょうど $0.8000$ 倍（$1.013 \times 0.8 = 0.8104$）という計算しやすい数値に設定されています！
また、温度が $27\,^\circ\text{C}$ で変わらず、水銀の液面の上に液体の水の層がわずかにある（気液平衡が保たれている）ため、空間Xの水の蒸気圧は飽和蒸気圧 $3.6 \times 10^3\text{ Pa}$ のまま一定です。
したがって、実験3で水銀柱が支える圧力 $P_{\text{Hg}, 3}$ は、 $$P_{\text{Hg}, 3} = 8.104 \times 10^4 - 3.6 \times 10^3 = 81.04 \times 10^3 - 3.6 \times 10^3 = 77.44 \times 10^3\text{ Pa}$$

STEP 2水銀柱の高さ $h_2\text{ [mm]}$ に換算する

$1.013 \times 10^5\text{ Pa} = 101.3 \times 10^3\text{ Pa}$ が $760\text{ mm}$ に相当するので、 $$h_2 = 760\text{ mm} \times \frac{77.44 \times 10^3\text{ Pa}}{101.3 \times 10^3\text{ Pa}}$$ ここで、$81.04 \div 101.3 = 0.8000$（つまり $8.104 \times 10^4\text{ Pa}$ は $760 \times 0.8 = 608\text{ mmHg}$）を使うと暗算レベルで計算できます！ $$h_2 = 608\text{ mm} - 760 \times \frac{3.6}{101.3}\text{ mm} = 608 - 27.008\dots = 580.99\dots\text{ mm}$$ 有効数字2桁に四捨五入すると、 $$h_2 \fallingdotseq 5.8 \times 10^2\text{ mm}$$ となります。

STEP 1「$27\,^\circ\text{C}$ で沸点となるための外圧」＝「$27\,^\circ\text{C}$ におけるエタノールの飽和蒸気圧」

液体が沸騰する温度（沸点）とは、「液体の飽和蒸気圧が外圧と等しくなる温度」のことです。
つまり、「エタノールが $27\,^\circ\text{C}$ で沸点となるための外圧」とは、言い換えれば「実験4から求まる $27\,^\circ\text{C}$ におけるエタノールの飽和蒸気圧 $P_{\text{EtOH}}$ そのもの」です！

STEP 2実験4の水銀柱の降下量からエタノールの飽和蒸気圧を求める

実験1（真空）では水銀柱の高さが $760\text{ mm}$ だったのに対し、実験4（空間Xが $27\,^\circ\text{C}$ のエタノールの飽和蒸気圧で満たされている状態）では水銀柱の高さが $694\text{ mm}$ になりました。
水銀柱が押し下げられた分の差 $\Delta h$ が、エタノールの飽和蒸気圧 $P_{\text{EtOH}}$ に相当します。 $$\Delta h = 760\text{ mm} - 694\text{ mm} = 66\text{ mm}$$ $760\text{ mm}$ の水銀柱が $1.013 \times 10^5\text{ Pa}$ に相当するので、$66\text{ mm}$ 分の圧力 $P_{\text{EtOH}}$ は、 $$P_{\text{EtOH}} = 1.013 \times 10^5\text{ Pa} \times \frac{66\text{ mm}}{760\text{ mm}}$$ 計算を実行すると、 $$P_{\text{EtOH}} = \frac{66.858}{760} \times 10^5\text{ Pa} = 0.087971\dots \times 10^5\text{ Pa} = 8.7971\dots \times 10^3\text{ Pa}$$ 有効数字2桁にするため、3桁目の $9$ を四捨五入すると、 $$P_{\text{EtOH}} \fallingdotseq 8.8 \times 10^3\text{ Pa}$$ となります。

STEP 1有機化合物Aの分子式と分子量を求める

1-プロパノール（$\text{CH}_3\text{-CH}_2\text{-CH}_2\text{OH}$）の2位の炭素に結合した $\text{H}$ 1つがメチル基に置き換わった2-メチル-1-プロパノールは、構造式が $(\text{CH}_3)_2\text{CH-CH}_2\text{OH}$ の第一級アルコールです。
これが1段階酸化されると、アルデヒドである有機化合物A（2-メチルプロパナール、イソブチルアルデヒド）が生成します。 $$\text{構造式}：(\text{CH}_3)_2\text{CH-CHO} \quad \Longrightarrow \quad \text{分子式}：\text{C}_4\text{H}_8\text{O}$$ したがって、有機化合物Aの分子量は、 $$12.0 \times 4 + 1.0 \times 8 + 16.0 \times 1 = 48.0 + 8.0 + 16.0 = 72$$ です。

STEP 1有機化合物Bとアニリンから水1分子を引いてアミドCの分子量を求める

有機化合物A（$(\text{CH}_3)_2\text{CH-CHO}$）がさらに酸化されると、カルボン酸である有機化合物B（2-メチルプロパン酸、イソ酪酸）になります。

• 有機化合物B（$(\text{CH}_3)_2\text{CH-COOH}$、分子式 $\text{C}_4\text{H}_8\text{O}_2$）の分子量 $= 72 + 16.0 = 88.0$
• アニリン（$\text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2$、分子式 $\text{C}_6\text{H}_7\text{N}$）の分子量 $= 12.0 \times 6 + 1.0 \times 7 + 14.0 = 72.0 + 7.0 + 14.0 = 93.0$

アミドCを加水分解するとアニリンと有機化合物Bが生成するということは、逆にアニリン1分子と有機化合物B 1分子が脱水縮合（$\text{H}_2\text{O}$ 分子量 $18.0$ が取れる）したものがアミドC（$(\text{CH}_3)_2\text{CH-CONHC}_6\text{H}_5$）です。 $$\text{アミドCの分子量} = 88.0 + 93.0 - 18.0 = 163$$

STEP 1問題文の定義通りに「形式的に属する電子の数」を数える

電気陰性度の大小関係は $\text{O} > \text{C} > \text{H}$ であり、炭素原子 $\text{C}$（第14族）の価電子の数は $4$ 個です。
結合1本（共有電子2個）あたり、$\text{C}$ 側に形式的に属する電子の数は：

• $\text{C}-\text{H}$ 結合：$\text{H}$ より $\text{C}$ の方が電気陰性度が大きいので、結合に関わる $2$ 個すべてが $\text{C}$ に属する。
• $\text{C}-\text{C}$ 結合：同じ炭素原子同士なので、半分の $1$ 個がそれぞれの $\text{C}$ に属する。
• $\text{C}-\text{O}$ 結合（または $\text{C}=\text{O}$ 結合）：$\text{C}$ より $\text{O}$ の方が電気陰性度が大きいので、結合に関わる電子はすべて $\text{O}$ に奪われ、$\text{C}$ には $0$ 個属する。

STEP 22-メチル-1-プロパノールと有機化合物Aの1位炭素の酸化数を計算する

STEP 1有機化合物BとアミドCの1位（カルボニル）炭素の酸化数を計算する

電気陰性度は $\text{O} > \text{N} > \text{C} > \text{H}$ であるため、$\text{C}-\text{O}$ 結合だけでなく $\text{C}-\text{N}$ 結合においても、共有電子はすべて電気陰性度の大きい $\text{N}$ 側に属する（$\text{C}$ には $0$ 個属する）ことに注意します。

STEP 1酸化数の変化から授受される電子の物質量を比べて立式する

• 還元剤（2-メチル-1-プロパノール $\rightarrow$ 有機化合物B）：
  1位の炭素原子の酸化数が $-1$ から $+3$ へと $+4$ 変化します（他の原子の酸化数は変化しません）。
  つまり、2-メチル-1-プロパノール $1\,\text{mol}$ は $4\,\text{mol}$ の電子 $\text{e}^-$ を放出します。
• 酸化剤（二クロム酸カリウム $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$）：
  酸性水溶液中では、$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$（$\text{Cr}$ の酸化数 $+6$）が還元されて $2\text{Cr}^{3+}$（$\text{Cr}$ の酸化数 $+3$）になります。
  $$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6\text{e}^- \longrightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O}$$ つまり、$\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ $1\,\text{mol}$ は $6\,\text{mol}$ の電子 $\text{e}^-$ を受け取ります。

必要な二クロム酸カリウムの物質量を $x\,[\text{mol}]$ とすると、（放出された $\text{e}^-$ の物質量）＝（受け取った $\text{e}^-$ の物質量）より、 $$4 \times 1.0\,\text{mol} = 6 \times x \implies x = \frac{4}{6} = \mathbf{\frac{2}{3}\,\text{mol}}$$