Question

14．18.4g某有機(jī)物和標(biāo)準(zhǔn)狀況下a L O₂，在密閉容器中完全燃燒后，產(chǎn)物為CO₂、CO和H₂O，將產(chǎn)物依次通過裝有足量的①濃硫酸②灼熱氧化銅③堿石灰的三個(gè)裝置，①增重14.4g；②減重6.4g；③增重26.4g，若等量該有機(jī)物與鈉恰好完全反應(yīng)需要鈉13.8g，請通過計(jì)算分析回答：（提示：一個(gè)碳上連接兩個(gè)或多個(gè)羥基是不穩(wěn)定的）
（1）有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式；
（2）a的值是多少？

Answer 1

分析 （1）燃燒后的產(chǎn)物為CO₂、CO和H₂O（g），濃硫酸增重為水的質(zhì)量，通過灼熱氧化銅，由于發(fā)生反應(yīng)：CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，導(dǎo)致固體的質(zhì)量減輕，結(jié)合方程式利用差量法可計(jì)算CO的物質(zhì)的量，通過堿石灰時(shí)，堿石灰的質(zhì)量增加了26.4g為CO₂的總質(zhì)量，減去CO與CuO反應(yīng)生成的CO₂的質(zhì)量為有機(jī)物燃燒生成CO₂的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算水、CO、二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)原子守恒計(jì)算18.4g有機(jī)物中C、H原子物質(zhì)的量，再計(jì)算18.4g有機(jī)物中氧原子物質(zhì)的量，確定有機(jī)物的最簡式，進(jìn)而確定分子式；
能與Na反應(yīng)說明有機(jī)物至少含有-OH、-COOH中的一種，根據(jù)有機(jī)物與Na的物質(zhì)的量之比，確定含有的官能團(tuán)，進(jìn)而書寫有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式；
（2）根據(jù)氧原子守恒計(jì)算氧氣物質(zhì)的量，根據(jù)V=nV_m計(jì)算氧氣體積．

解答 解：（1）令有機(jī)物燃燒生成的CO為x，一氧化碳還原氧化銅得到的二氧化碳質(zhì)量是y，則：
CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，固體質(zhì)量減少△m
    28g     44g     16g
    x       y      6.4g
則$\frac{28g}{x}=\frac{44g}{y}=\frac{16g}{6.4g}$，解得x=11.2g，y=17.6g
n（CO）=$\frac{11.2g}{28g/mol}$=0.4mol，則有機(jī)物燃燒生成的CO₂的質(zhì)量為26.4g-17.6g=8.8g，物質(zhì)的量為$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，故18.4g有機(jī)物分子中n（C）=0.4mol+0.2mol=0.6mol，
有機(jī)物燃燒生成水的物質(zhì)的量為$\frac{14.4g}{18g/mol}$=0.8mol，故18.4g有機(jī)物中n（H）=1.6mol，
則18.4g有機(jī)物中m（O）=18.4g-0.6mol×12g/mol-1.6mol×1g/mol=9.6g，故n（O）=0.6mol，
則有機(jī)物中N（C）：N（H）：N（O）=0.6：1.6：0.6=3：8：3，即最簡式為C₃H₈O₃，H原子已經(jīng)飽和C原子的四價(jià)結(jié)構(gòu)，故有機(jī)物的分子式為C₃H₈O₃，
18.4gC₃H₈O₃的物質(zhì)的量為$\frac{18.4g}{92g/mol}$=0.2mol，與鈉恰好完全反應(yīng)需要鈉13.8g，鈉的物質(zhì)的量為$\frac{13.8g}{23g/mol}$=0.6mol，二者按物質(zhì)的量1：3反應(yīng)，故該有機(jī)物含有3個(gè)-OH，故其結(jié)構(gòu)簡式為：，
答：有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式為；
（2）根據(jù)氧原子守恒，可知氧氣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.4mol+0.2mol×2+0.8mol-0.6mol}{2}$=0.5mol，故氧氣的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L，
答：a的值為11.2．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)物分子式確定的有關(guān)計(jì)算、有機(jī)物結(jié)構(gòu)式的確定等，關(guān)鍵是利用守恒法確定有機(jī)物的最簡式，注意最簡式中H原子飽和C的四價(jià)結(jié)構(gòu)，則最簡式即為分子式，難度中等．