Question

8．化學(xué)上常用燃燒法測(cè)定有機(jī)物的分子式，這種方法是在電爐加熱時(shí)用純氧氣氧化管內(nèi)樣品，根據(jù)產(chǎn)物的質(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．

實(shí)驗(yàn)探究小組稱取一定質(zhì)量的樣品（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)定產(chǎn)生的CO₂和水的質(zhì)量確定有機(jī)物的組成，請(qǐng)回答下列問題：
（1）C管中濃硫酸的作用是除去氧氣中的水蒸氣，實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序應(yīng)是：D→C→E→B→A（每種裝置只用一次）；
（2）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理

物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)	燃燒有機(jī)物的質(zhì)量	①		②
		實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量	實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量	實(shí)驗(yàn)前質(zhì)量	實(shí)驗(yàn)后質(zhì)量
1	m1	m2	m3	m4	m5

上表中①、②分別指哪個(gè)裝置？B、A
（3）若實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確稱取4.4g樣品，經(jīng)燃燒后測(cè)得產(chǎn)生CO₂8.8g，水蒸氣3.6g．要確定該有機(jī)物的分子式，還必須知道的數(shù)據(jù)是樣品的摩爾質(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(jiǎn)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 實(shí)驗(yàn)原理是測(cè)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(jiǎn)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(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量，B用來吸收水，測(cè)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、E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，
（1）根據(jù)以上分析連接各實(shí)驗(yàn)裝置；
（2）堿石灰能夠吸收水和二氧化碳，所以應(yīng)該先用無水氯化鈣測(cè)定水的質(zhì)量，然后用堿石灰測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量；
（3）題中數(shù)據(jù)能夠計(jì)算出該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式，要確定有機(jī)物的分子式，還要知道樣品的摩爾質(zhì)量；
（4）根據(jù)相對(duì)密度計(jì)算出該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量，再根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出4.4g該有機(jī)物及生成二氧化碳、水的物質(zhì)的量，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定含有氧原子的物質(zhì)的量，從而得出該有機(jī)物的分子式；根據(jù)核磁共振氫譜確定該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；根據(jù)該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量確定烴的名稱，然后確定該烴的一氯代物種類．

解答 解：實(shí)驗(yàn)原理是通過測(cè)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(jiǎn)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(cè)定生成二氧化碳的質(zhì)量，B用來吸收水，測(cè)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、E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，
（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：D→C→E→B→A；
（2）根據(jù)分析可知，有機(jī)物燃燒生成水的質(zhì)量用無水氯化鈣的質(zhì)量變化確定，生成二氧化碳的質(zhì)量用堿石灰的質(zhì)量變化確定，而堿石灰能夠吸收水和二氧化碳，所以應(yīng)該先用B無水氯化鈣測(cè)定水的質(zhì)量，然后用A堿石灰測(cè)定二氧化碳的質(zhì)量，故①、②分別指的裝置為B、A，
故答案為：B；A；
（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(jiǎn)式，要確定分子式，需要再知道樣品的摩爾質(zhì)量，
故答案為：樣品的摩爾質(zhì)量；
（4）4.4g該有機(jī)物燃燒生成二氧化碳8.8g，二氧化碳的物質(zhì)的量為：$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，則m（C）=12g/mol×0.2mol=2.4g，
生成水3.6g，產(chǎn)生水的物質(zhì)的量為：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=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(jī)物分子中一定含有氧元素，含有氧原子的物質(zhì)的量為：$\frac{4.4g-2.8g}{16g/mol}$=0.1mol，
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，則其相對(duì)分子質(zhì)量為：2×22=44，4.4g該有機(jī)物的物質(zhì)的量為：$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，
該有機(jī)物分子中含有C、H、O原子數(shù)為：N（C）=$\frac{0.2mol}{0.1mol}$=2、N（H）=$\frac{0.2mol×2}{0.1mol}$=4、N（O）=$\frac{0.1mol}{0.1mol}$=1，
所以該有機(jī)物的分子式為：C₂H₄O；
該有機(jī)物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，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₃CHO；
該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為44，根據(jù)商余法：$\frac{44}{14}$=3…2，則與該有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)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，
故答案為：CH₃CHO；2．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)組成的實(shí)驗(yàn)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查有機(jī)物分子式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的確定，注意掌握質(zhì)量守恒定律在確定有機(jī)物分子式中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>