酢酸とベンゼン溶液に関する凝固点降下問題の解説

この問題は、酢酸がベンゼンに溶けた際に二量体を形成する現象に関するものです。問題の中で提示された「凝固点降下」と「二量体の形成」に基づいて、どのように解答を導き出すかを分かりやすく解説します。

問題の背景と重要な情報

まず、この問題では、酢酸1.20gがベンゼン100gに溶けた場合の凝固点の変化に関する情報を提供しています。ベンゼンの凝固点は5.50℃、モル凝固点降下は5.12 K·kg/molであることから、モル濃度を計算し、二量体の形成割合を求める問題です。

次に、与えられた情報を使って、ベンゼン溶液の凝固点降下を求めるために必要なステップを踏んでいきます。

凝固点降下（ΔTf）は、溶液の凝固点の変化を示し、次の式で計算できます。

ΔTf = i × Kf × m

ここで、iは溶質の粒子数（溶質の二量体形成により、i=2になる可能性があります）、Kfはモル凝固点降下定数、mは溶液のモル質量濃度です。モル質量濃度は、酢酸のモル質量とベンゼンの質量から計算します。

酢酸分子がベンゼン中で二量体を形成すると、凝固点降下が大きく変化します。二量体形成によって、実際に働く溶質の粒子数（i）が増加し、その結果、凝固点降下の値も大きくなります。問題では、この二量体を形成している酢酸分子が全体の何％かを求めることが求められています。

二量体が形成される割合は、凝固点降下のデータを使って求めます。もし二量体が形成されていない場合、iは1のままで、二量体が形成されることでiが2となり、結果として求める値が得られます。

問題のB（ア～オ）およびC（ア～オ）については、以下のように考えます。

選択肢B：「B」の部分は、酢酸の分子間で結合するタイプを選ぶ問題です。酢酸分子間では水素結合が主要な結合力ですので、正しい選択肢は「ア」の水素結合です。
選択肢C：「C」では、二量体を形成している酢酸分子の割合を求めます。計算結果に基づいて、二量体の形成割合が約80％となるため、選択肢は「エ」の80%が正解となります。