高校 有機化学

ある炭化水素CmHnを0℃、1.013×10^5Paで3.0Lとって完全燃焼させたところ、同温同圧で9.0Lの二酸化炭素が得られた。また、炭化水素3.0Lに水素を付加させると、同温同圧で6.0Lの水素が吸収された。この炭化水素の分子式はなにか。

解説をみたら、
この炭化水素は2個の二重結合または1個の三重結合をもつことになる。いずれの場合でも、n=(2m+2)-4となる。
とあるのですが、最後の式はどうやって出てきたんですか(；；)どなたか教えてくださいm(*_ _)m

No.6 回答者： Tacosan 回答日時： 2025/07/06 11:54

正確にいうなら「炭素原子の数」というのも微妙ではないかな＞#5.

allene (propane-1,2-diene CH2=C=CH2) の場合に「炭素原子の数」をどう数えましょうかね.

そういえば, 高校では環状の脂肪族炭化水素は考えないことになっているんだっけ?

No.5 回答者： yhr2 回答日時： 2025/06/30 12:38

No.3 です。

#4さん＞No.3さんは解説が間違っていると仰っていますが、解説は合っていると思いますよ。
1つの2重結合に付加するのは水素分子1個、水素原子ならば2個だからです。

ああ、そうですね。
「水素の数」ではなくて、「炭素の数」ですね。

　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　　　　Ｈ
　　｜　　｜　　｜　　｜　　　　　｜
ＨーＣ＝＝ＣーーＣ＝＝Ｃー・・・ーＣーＨ
　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｈ
または

　　Ｈ　　　　　　　　Ｈ　　　　　Ｈ
　　｜　　　　　　　　｜　　　　　｜
ＨーＣーーＣ ≡≡ＣーーＣー・・・ーＣーＨ
　　｜　　　　　　　　｜　　　　　｜
　　Ｈ　　　　　　　　Ｈ　　　　　Ｈ

↓　これに「水素原子4個」が吸収されて

　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　　　　Ｈ
　　｜　　｜　　｜　　｜　　　　　｜
ＨーＣーーＣーーＣーーＣー・・・ーＣーＨ
　　｜　　｜　　｜　　｜　　　　　｜
　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　Ｈ　　　　　Ｈ


ということで、#3 の最後の6行

「ということは、解説の～」

は撤回します。

No.4 回答者： psa29 回答日時： 2025/06/30 00:14

飽和炭化水素における炭素の数と水素の数は　CnH2n+2になることは理解していますか？

-C-C-C-と炭素が連なると、その両側に水素原子が付きますから、
水素原子の数は炭素原子の数の2倍になります。
そして、両方の端にも水素原子が付きますから、これが+2という訳です。
つまり飽和ならば水素原子の数は炭素原子の数の2倍+2ということです。
質問者さんが示した数式；n=(2m+2)-4 において
n=(2m+2)の部分は水素原子の数 n は、炭素原子の数 m の2倍+2に
なることを示しているのですから、飽和炭化水素の炭素原子と水素原子の
数の関係を表しています。
今回の問題における炭化水素は、2個の二重結合または1個の三重結合をもつことになるので、水素原子が飽和炭化水素から4つ少ないはずなので
4を引いているだけなのです。
それがn=(2m+2)-4なのです。とても単純な式ですね。
No.3さんは解説が間違っていると仰っていますが、解説は合っていると思いますよ。
1つの2重結合に付加するのは水素分子1個、水素原子ならば2個だからです。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2025/06/29 00:35

二重結合、三重結合がなければ

　　H　　　　　H
　　｜　　　　　｜
H ーCー・・・ーCーH
　　｜　　　　　｜
　　H　　　　　H

ですから
　H の個数 h は、C の個数 c の2倍 + 2
つまり
　h = 2c + 2　　　　①
になります。

＞また、炭化水素3.0Lに水素を付加させると、同温同圧で6.0Lの水素が吸収された。

CmHn の (3.0/22.4) [mol] に H2 の (6.0/22.4) [mol] が吸収されたのだから、H2 は CmHn の2倍の物質量が吸収されたと言っています。
これは、二重結合、三重結合の部分に追加の「H」がくっついたということです。
つまり、反応式は
　CmHn + 2H2 → CmH(n+4)
です。

この生成物「CmH(n+4)」が、二重結合、三重結合のない①の状態になったのですから
　h = n + 4
　c = m
であり、①式は
　n + 4 = 2m + 2
→　n = (2m + 2) - 4
ということになります。


ということは、解説の

＞この炭化水素は2個の二重結合または1個の三重結合をもつことになる。

は間違いで

「この炭化水素は４個の二重結合または２個の三重結合をもつことになる」

ということかと思います。
質問者さんの疑問は、こちらの方ですね？

No.2 回答者： Tacosan 回答日時： 2025/06/28 23:16

自分でその上に書いてる.

No.1 回答者： hinso_0222 回答日時： 2025/06/28 21:19

普通に計算したら出てきます。