問題 1

1956年、フイスゲンとウーギは化合物

\ce{PhX}

(A) を得て、27年後に単結晶X線回折で構造が確定された。2001年の量子化学計算は

\ce{FeX2}

分子 (B) の存在を予測した。

\ce{Fe^{2+}}

と

2\ce{X-}

の結合エネルギーは、等電子的な分子

\ce{FeY2}

(C, 1951年発見、淡橙色、融点

173\ ^{\circ}\mathrm{C}

、沸点

249\ ^{\circ}\mathrm{C}

、

450\ ^{\circ}\mathrm{C}

まで安定) に近い。Aの誘導体を4-メトキシアニリンと

\ce{NaQ}

から合成し、硝酸亜鉛存在下

-40\ ^{\circ}\mathrm{C}

で CAN 酸化すると複塩

\ce{Zn(X)(NO3)}

(D) が得られた。

-20\ ^{\circ}\mathrm{C}

で D はガスを放出して別の塩

\ce{Zn(Q)(NO3)}

(E, 亜鉛 38.59 % を含む) に分解した。Bの異性体 F (1999年) は鉄化合物 G (冷水と混ざらない淡黄色液体、高純度鉄粉の原料) と等電子的である。2017年に安定な塩 H が得られ、

\ce{X-}

、塩化物イオン、アンモニウム、ヒドロニウムを含み、H 4.31 %、N 81.42 %、Cl 6.06 % である。(1)

\ce{HX}

、D、Eの分子式を書き、A–Cを同定せよ。(2) フイスゲン–ウーギによる

\ce{PhX}

の合成反応式を書け。(3) F と G を特定せよ。(4) H の化学式を決定せよ。

ステップ 1/5: 亜鉛塩Eとアジ化物イオン

M(\ce{Zn(Q)NO3}) = \frac{65.38}{0.3859} = 169.42\ \text{g mol}^{-1} \Rightarrow M(\ce{Q}) = 169.42 - 65.38 - 62.00 = 42.04\ \text{g mol}^{-1} \Rightarrow \ce{Q} = \ce{N3-}

分析

亜鉛の割合から E のモル質量は 169.42 g mol $^{-1}$ 。Zn と $\ce{NO3-}$ を引くと 42.04 で $\ce{N3-}$ に一致。D は $\ce{Zn(N5)(NO3)}$ 、気体は $\ce{N2}$ 、 $\ce{X-} = \ce{N5-}$ 。