Question

【題目】化學上常用燃燒法測定有機物的分子式，這種方法是在電爐加熱時用純氧氣氧化管內樣品，根據產物的質量確定有機物的組成。下圖所示的是用燃燒法確定有機物分子式的常用裝置。

實驗探究小組稱取一定質量的樣品（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種），進行實驗,通過測定產生的CO2和水的質量確定有機物的組成，請回答下列問題：

（1）C中濃硫酸的作用是除去氧氣中的水蒸氣，實驗裝置的連接順序應是：___________（每種裝置只用一次）；

（2）實驗數據記錄和處理

物理量實驗序號	燃燒有機物的質量	①		②
		實驗前質量	實驗后質量	實驗前質量	實驗后質量
1	m1	m2	m3	m4	m5

上表中①、②分別指哪個裝置？____________ 、 _____________。

（3）若實驗準確稱取4.4 g樣品，經燃燒后測得產生CO28.8 g，水蒸氣3.6g。要確定該有機物的分子式，還必須知道的數據是________；

（4）相同條件下，若該有機物蒸氣對氫氣的相對分子質量為22，且它的核磁共振氫譜上有兩個峰，其強度比為3:1，試通過計算確定該有機物的結構簡式___________，與該有機物相對分子質量相同的烴的一氯代物有_____種。

Answer 1

【答案】D→C→E→B→A B A 樣品的摩爾質量 CH3CHO 2

【解析】

實驗原理是通過測定一定質量的有機物完全燃燒時生成CO2和H2O的質量，來確定是否含氧及C、H、O的個數比，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量，B用來吸收水，測定生成水的質量，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。

（1）D中生成的氧氣中含有水蒸氣，應先通過C中的濃硫酸干燥，在E中電爐加熱時用純氧氧化管內樣品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，則E中CuO可與CO進一步反應生成二氧化碳，然后分別通入B（吸收水）、A（吸收二氧化碳）中，根據產物的質量推斷有機物的組成，則產生的氧氣按從左到右流向，所選裝置的連接順序應是：D→C→E→B→A。

（2）根據分析可知，有機物燃燒生成水的質量用無水氯化鈣的質量變化確定，生成二氧化碳的質量用堿石灰的質量變化確定，而堿石灰能夠吸收水和二氧化碳，所以應該先用B無水氯化鈣測定水的質量，然后用A堿石灰測定二氧化碳的質量，故①、②分別指的裝置為B、A。

（3）根據燃燒規律，可以計算產物二氧化碳以及水的質量，進而計算碳原子和氫原子的數目，根據質量守恒，可以計算是否含有氧元素以及氧原子的數目，進而得到有機物的最簡式，要確定分子式，需要再知道樣品的摩爾質量。

（4）4.4g該有機物燃燒生成二氧化碳8.8g，二氧化碳的物質的量為：＝0.2mol，則m（C）＝12g/mol×0.2mol＝2.4g。生成水3.6g，產生水的物質的量為＝0.2mol，則m（H）＝1g/mol×0.2mol×2＝0.4g，由于m（C）+m（H）＝2.4g+0.4g＝2.8g＜4.4g，則該有機物分子中一定含有氧元素，含有氧原子的物質的量為：＝0.1mol。相同條件下，若該有機物蒸氣對氫氣的相對分子質量為22，則其相對分子質量為：2×22＝44，4.4g該有機物的物質的量為：＝0.1mol，該有機物分子中含有C、H、O原子數為：N（C）＝0.2mol÷0.1mol＝2、N（H）＝0.4mol÷0.1mol＝4、N（O）＝0.1mol÷0.1mol＝1，所以該有機物的分子式為：C2H4O；該有機物的核磁共振氫譜上有兩個峰，即含有兩種類型的氫原子，其強度比為3：1，即兩種類型的氫原子數目之比是3：1，則該有機物的結構簡式為：CH3CHO；該有機物的相對分子質量為44，根據商余法：44÷14=3…2，則與該有機物相對分子質量相同的烴為丙烷：C3H8，丙烷分子中含有2種等效氫原子，其一氯代物有2種。