Question

12．通常用燃燒的方法測定有機(jī)物的分子式，可在燃燒室內(nèi)將有機(jī)物樣品與純氧在電爐加熱下充分燃燒，根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量確定有機(jī)物的組成．下圖所示的是用燃燒法確定有機(jī)物分子式的常用裝置．

現(xiàn)準(zhǔn)確稱取4.4g樣品（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種），經(jīng)燃燒后A管增重8.8g，B管增重3.6g．請回答：
（1）C管中濃硫酸的作用是除去氧氣中的水蒸氣；
（2）按上述所給的測量信息，裝置的連接順序應(yīng)是：DCEBA（每種裝置只用一次）；
（3）要確定該有機(jī)物的分子式，還必須知道的數(shù)據(jù)是②；
①C裝置增加的質(zhì)量
②樣品的摩爾質(zhì)量
③CuO固體減少的質(zhì)量
（4）相同條件下，若該有機(jī)物蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)分子質(zhì)量為22，且它的核磁共振氫譜上有兩個(gè)峰，其強(qiáng)度比為3：1，試通過計(jì)算確定該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式CH₃CHO，與該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量相同的烴的一氯代物有2種．

Answer 1

分析 （1）（2）實(shí)驗(yàn)原理是測定一定質(zhì)量的有機(jī)物完全燃燒時(shí)生成CO₂和H₂O的質(zhì)量，來確定是否含氧及C、H、O的個(gè)數(shù)比，求出最簡式．因此生成O₂后必須除雜（主要是除H₂O）明確各裝置的作用是解題的前提，A用來吸收二氧化碳，測定生成二氧化碳的質(zhì)量，B用來吸收水，測定生成水的質(zhì)量，C用于干燥通入E中的氧氣、D用來制取反應(yīng)所需的氧氣、F是在電爐加熱時(shí)用純氧氣氧化管內(nèi)樣品；根據(jù)一氧化碳能與氧化銅反應(yīng)，可被氧化成二氧化碳的性質(zhì)可知CuO的作用是把有機(jī)物不完全燃燒產(chǎn)生的CO轉(zhuǎn)化為CO₂；
（3）題中該實(shí)驗(yàn)方法只能獲得有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式，要確定有機(jī)物的分子式，還要知道有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，確定物質(zhì)的化學(xué)式可借助元素的質(zhì)量守恒進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)根據(jù)元素守恒和質(zhì)量守恒計(jì)算氧原子的物質(zhì)的量，計(jì)算碳、氫、氧原子個(gè)數(shù)之比，結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量計(jì)算分子式，根據(jù)等效法判斷一氯取代產(chǎn)物的數(shù)目．

解答 解：（1）D中生成的氧氣中含有水蒸氣，應(yīng)先通過C中的濃硫酸干燥，在E中電爐加熱時(shí)用純氧氧化管內(nèi)樣品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，則E中CuO可與CO進(jìn)一步反應(yīng)生成二氧化碳，然后分別通入B（吸收水）、A（吸收二氧化碳）中，根據(jù)產(chǎn)物的質(zhì)量推斷有機(jī)物的組成，則產(chǎn)生的氧氣按從左到右流向，所選置的連接順序應(yīng)是：D→C→E→B→A，
故答案為：DCEBA；
（2）C用于干燥通入E中的氧氣，故答案為：除去氧氣中的水蒸氣；
（3）根據(jù)燃燒規(guī)律，可以計(jì)算產(chǎn)物二氧化碳以及水的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算碳原子和氫原子的數(shù)目，根據(jù)氧元素守恒，可以計(jì)算是否含有氧元素以及氧原子的數(shù)目，進(jìn)而得到有機(jī)物的最簡式，要確定分子式，需要再知道有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，故答案為：②；
（4）相同條件下，若該有機(jī)物蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)分子質(zhì)量為22，所以相對(duì)分子質(zhì)量是44，且它的核磁共振氫譜上有兩個(gè)峰，即含有兩種類型的氫原子，其強(qiáng)度比為3：1，即兩種類型的氫原子數(shù)目之比是3：1，有機(jī)物燃燒后A管增重8.8g，所以產(chǎn)生二氧化碳是0.2mol，B管增重3.6g，所以產(chǎn)生水是0.2mol，根據(jù)質(zhì)量守恒，消耗氧氣的質(zhì)量是：8.8g+3.6g-4.4g=8.0g，即消耗氧氣是0.25mol，所以氧原子的物質(zhì)的量是0.5mol，有機(jī)物中含有氧原子的物質(zhì)的量是0.2mol×2+0.2mol-0.5mol=0.1mol，
所以碳、氫、氧個(gè)數(shù)之比是2：4：1，相對(duì)分子質(zhì)量是44，含有C、H、O元素且符合條件的有機(jī)物是乙醛，結(jié)構(gòu)簡式為CH₃CHO，與該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量相同的烴是C₃H₈，它含有2種等效氫原子，它的一氯代物有2種，故答案為：CH₃CHO；2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的分子式的實(shí)驗(yàn)測定，題目難度中等，關(guān)鍵在于清楚實(shí)驗(yàn)的原理，掌握燃燒法利用元素守恒確定實(shí)驗(yàn)式的方法．