Question

I．有機物組成的測定
化學上常用燃燒法確定有機物的組成，這種方法是在電爐加熱時用純O₂氧化管內樣品，根據產物的質量確定有機物的組成，圖1所列裝置是用燃燒法確定有機物A的分子式常用的裝置．（每種裝置只用一次）


回答下列問題：
（1）產生的O₂按從左到右流向，所選裝置各導管的連接順序是______（填接口代號）．
（2）C裝置中濃H₂SO₄的作用是______．
（3）D裝置中MnO₂的作用是______．
（4）燃燒管中CuO的作用是______．
（5）若準確稱取1.50g樣品（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種），經充分燃燒后，A管質量增加3.96g，B管質量增加0.90g，則該有機物A的實驗式為______．
II．有機物結構的確定
為進一步確定上述有機物A的分子結構，采用了下列幾種現代儀器進行分析，結果如下：
方法一：經質譜法分析得知A的相對分子質量為150．
方法二：核磁共振儀可以測出A的核磁共振氫譜有5個峰，其面積之比為1：2：2：2：3．
方法三：利用紅外光譜儀可測得A分子的紅外光譜如圖2所示．
已知：A分子中只含一個苯環，且苯環上只有一個取代基，且B的水解產物中含有乙醇．試回答下列問題：
（6）A的分子式為______．
（7）A的結構簡式為______．

Answer 1

【答案】分析：明確各裝置的作用是解題的前提，A用來吸收二氧化碳、B用來吸收水、C用于干燥通入E中的氧氣、D用來制取反應所需的氧氣、E是在電爐加熱時用純氧氣氧化管內樣品；根據一氧化碳能與氧化銅反應可被氧化成二氧化碳的性質可知CuO的作用是把有機物不完全燃燒產生的CO轉化為CO₂；確定物質的化學式可借助元素的質量守恒進行解答，據實驗目的和各裝置的作用推知整套裝置為D→C→E→B→A，各導管接口順序為g→f，e→h，i→c，d→a．其中D為O₂發生裝置（MnO₂作催化劑），C中濃H₂SO₄作用是吸收水分，得到干燥純凈的O₂，E為有機物燃燒裝置，B中CaCl₂吸收反應生成的H₂O，A中NaOH吸收反應生成的CO₂根據原子守恒結合質量守恒確定有機物的分子式，并根據性質確定其最簡式．
解答：解：據實驗目的和各裝置的作用推知整套裝置為D→C→E→B→A，各導管接口順序為g→f，e→h，i→c，d→a．其中D為O₂發生裝置（MnO₂作催化劑），C中濃H₂SO₄作用是吸收水分，得到干燥純凈的O₂，E為有機物燃燒裝置，B中CaCl₂吸收反應生成的H₂O．
（1）產生氧氣中含有水，應經過干燥后才可與有機物反應，生成二氧化碳和水，用無水氯化鈣吸收水，用堿石灰吸水二氧化碳，整套裝置為D→C→E→B→A，各導管接口順序為g→f，e→h，i→c，d→a，
故答案為：g→f，e→h，i→c，d→a；
（2）C中濃H₂SO₄作用是吸收水分，得到干燥純凈的O₂，故答案為：吸收水分，得到干燥純凈的O₂；
（3）D為O₂發生裝置，雙氧水在二氧化錳作催化劑條件下反應生成氧氣，故答案為：作催化劑，加快產生O₂的速率；
（4）本實驗需測定有機物中碳元素、氫元素的質量，原理是根據氫氧化鈉吸收的二氧化碳的質量求碳元素的質量，有機物燃燒時可能也產生一氧化碳，為了測定精確，要將有機物不完全燃燒產生的少量CO氧化成CO₂，氧化銅通過與一氧化碳反應能保證有機物中的碳都轉化為CO₂，故答案為：使有機物更充分氧化生成CO₂和H₂O；
（5）A管質量增加3.96克說明生成了3.96克二氧化碳，可得碳元素的質量：3.96克××100%=1.08克
B管質量增加0.90g說明生成了0.90g水，可得氫元素的質量：0.90g××100%=0.1克
從而可推出含氧元素的質量為：1.50g-1.08g-0.1g=0.32克
設最簡式為C_XH_YO_Z，則12X：Y：16Z=1.08：0.1：0.32   X：Y：Z=9：10：2  最簡式為 C₉H₁₀O₂即分子式為：C₉H₁₀O₂，根據A分子中只含一個苯環，且苯環上只有一個取代基，且B的水解產物中含有乙醇，結合核磁共振氫譜圖可以得出A的結構簡式為：，故答案為：．
點評：本題考查有機物組成的實驗測定，題目難度中等，本題注意把握實驗原理和方法，特別是實驗的目的和基本操作，為該題的主要測試點，學習中注意把握．