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第4問
問1 (ア)アセチル (イ)アセテート (ウ) 銅アンモニアレーヨン または キュプラ
(エ)ポリエチレンテレフタレート
問2 $\ce{C6H7O2(OCOCH3)3}$
問3 $\ce{Cu(OH)2 + 4NH3 -> [Cu(NH3)4]^2+ + 2OH-}$
問4 (i) エチレングリコール (ii)
問5 (i) $1.99 \times 10^4$ (ii) $207$
実験1 脱脂綿はセルロースでできている。無水酢酸、酢酸と作用させることでアセチル化をしている。
するとセルロース内の 3 箇所の $\ce{OH}$ がアセチル化されて、トリアセチルセルロースが生成する。
一部穏やかに加水分解してジアセチルセルロースとしてアセトンに溶かし、細孔から押し出すとアセテートが得られる。
実験2 $\ce{CuSO4 aq + NaOH aq}$ で$\ce{Cu(OH)2}$ の沈殿が生成。
濃アンモニア水を加え、沈殿を完全に溶かすと、錯イオンとなり溶ける。これを試薬 A とする。(※この深青色の溶液をシュワイツァー試薬という。)
脱脂綿(セルロース) を 試薬Aに少量ずつ加えて溶かし、細孔で希硫酸中に押し出すと、銅アンモニアレーヨンが得られる。
実験3 エタノールを $160 ℃ ~ 170 ℃$で脱水させると、エチレン(気体B)を得る。
塩基性条件下で酸化すると、エチレングリコール $\ce{HO-(CH2)2-OH}$ が得られる。
更にテレフタル酸と反応させると、ポリエチレンテレフタレートが得られる。
問5
平均分子量を $M$ とおくと、この溶液がファントホッフの法則に従うことから、$\Pi = \displaystyle \frac{ w }{ M }RT$ より、
$$M=\displaystyle \frac{ wRT }{ \Pi } = \displaystyle \frac{ 6.00 \times 8.31 \times 10^3 \times 300 }{ 7.50 \times 10^2 } = 19944 ≒ 1.99 \times 10^4$$
繰り返し単位の式量は $192$ であるから、重合度 $n$ は、
$$\displaystyle \frac{ 19944 }{ 192 } = 103.8 \cdots$$
繰り返し単位中にエステル結合が 2 つあるので、
$$103.8 \times 2 = 207.6$$
ただし、端の $\ce{- CO -}$と $\ce{- O -}$ は エステル結合として使われないから、求めるエステル結合の数は、
$$208 – 1 = 207$$