問1では、7種類の糖AからGがあり、それらがグルコース、フルクトース、ガラクトース、マルトース、スクロース、ラクトース、アミロース、セルロースのいずれであるかを実験結果から特定する問題です。具体的には、C, F, Gおよび実験[エ]で生成したHがどの糖であるかを答えます。 問2では、マルトース水溶液を酸で処理した後、フェーリング液を加えて得られた赤色沈殿の質量から、元のマルトース水溶液中に含まれていたマルトースの質量を求める問題です。

1. 問題の内容

問1では、7種類の糖AからGがあり、それらがグルコース、フルクトース、ガラクトース、マルトース、スクロース、ラクトース、アミロース、セルロースのいずれであるかを実験結果から特定する問題です。具体的には、C, F, Gおよび実験[エ]で生成したHがどの糖であるかを答えます。

問2では、マルトース水溶液を酸で処理した後、フェーリング液を加えて得られた赤色沈殿の質量から、元のマルトース水溶液中に含まれていたマルトースの質量を求める問題です。

2. 解き方の手順

問1:

(ア) より、Gは冷水にも温水にも溶けにくいので、アミロースまたはセルロースの可能性があります。

(イ)より、A, B, C, Dは還元性を示します。

(ウ)より、EとFは加水分解するとフェーリング液を還元するので、加水分解により還元性を持つ糖を生成します。

(エ)より、Bは加水分解でAのみ、Cは加水分解でAとHを生成します。

以上の情報から、

- Bはマルトース（加水分解でグルコースになる）

- Cはラクトース（加水分解でグルコースとガラクトースになる）

- Hはガラクトース

- Gはアミロースまたはセルロース

- Eはスクロース

- Fはフルクトース

- Aはグルコース

したがって、Cはラクトース、Fはフルクトース、Gはアミロースまたはセルロース、Hはガラクトースです。アミロースまたはセルロースの判定には、(ア)の情報から、Gはアミロースと考えられます。

問2:

マルトースは二糖であり、加水分解されるとグルコース2分子になります。グルコースは還元性を示すため、フェーリング液を還元し、赤色沈殿（酸化銅(I)）を生成します。マルトース1molが加水分解されるとグルコース2molが生じ、グルコース2molがフェーリング液を還元して赤色沈殿2molが生じます。ただし、問題文より、還元性を示す糖1 mol あたりから赤色沈殿は1 mol得られるものとあるため、加水分解後のグルコース1 molあたり赤色沈殿が1 mol得られると考えます。

赤色沈殿（$Cu_2O$）の分子量は、 $63.5 \times 2 + 16 = 143$ なので、$14.3 g$ の赤色沈殿は $14.3/143 = 0.1 mol$ です。

マルトースを加水分解してグルコース2 molが生じ、グルコース2 molから赤色沈殿2 mol相当の還元が起こりますが、問題文のただし書きより赤色沈殿1 mol相当の還元が起こると考えます。

マルトース1molから赤色沈殿1 molが得られるので、マルトースは0.1 molであったと考えられます。

マルトース$(C_{12}H_{22}O_{11})$の分子量は、 $12 \times 12 + 1 \times 22 + 16 \times 11 = 144 + 22 + 176 = 342$ なので、マルトースの質量は $342 g/mol \times 0.1 mol = 34.2 g$ となります。問題文より、加水分解されていることからグルコース2 molから赤色沈殿2molが生じるわけではない点に注意する必要があります。

マルトースの分子量は342です。

赤色沈殿のmol数は$14.3 / 143 = 0.1 mol$

問題文よりマルトース1molあたり赤色沈殿は1mol得られるので、マルトースも0.1 molとなります。

マルトースの質量は$342 \times 0.1 = 34.2 g$です。

選択肢の中に34.2に近いものはないので、計算が間違っているか、考え方が間違っています。

マルトースは加水分解でグルコース2分子になる。マルトースは還元性があるため、加水分解しなくてもフェーリング液を還元する。マルトース1分子から赤色沈殿1分子生成されると考える。したがって、マルトースのmol数は、赤色沈殿と同じ0.1 mol。よってマルトースの質量は $342 \times 0.1 = 34.2 g$

加水分解されずに直接フェーリング反応すると考えます。マルトース1 mol から赤色沈殿1 mol が得られるので、得られた赤色沈殿 $14.3 g$ （$0.1 mol$）に対応するマルトースも $0.1 mol$。マルトースの分子量は342なので、マルトースの質量は $342 g/mol \times 0.1 mol = 34.2 g$ となる。

選択肢にないため、問題文をもう一度確認すると、「濃度不明のマルトース水溶液に酸を加えて十分に加熱した」とある。

つまり、酸を加えて加熱することで完全に加水分解されている。マルトースは加水分解されてグルコースになる。グルコースはフェーリング液を還元する。マルトース 1 mol が加水分解されると、グルコース 2 mol が生成する。問題文より、還元性を示す糖 1 mol あたりから赤色沈殿は1 mol得られるので、グルコース1 mol から赤色沈殿 1 mol が得られる。したがって、マルトース 1 mol から赤色沈殿 2 mol が得られる。

赤色沈殿が 0.1 mol 得られたということは、マルトースは 0.05 mol だったことになる。マルトースの質量は $342 \times 0.05 = 17.1 g$

3. 最終的な答え

問1: C: ①, F: ②, G: ⑦, H: ③

問2: ⑨