Question

5．3.0g某有機(jī)物樣品通入足量氧氣后充分燃燒，在120℃條件下將燃燒后的氣體通入足量的濃H₂SO₄中，濃H₂SO₄增重1.8g，然后將氣體再通入足量的氫氧化鋇溶液中，可得到沉淀19.7g（不考慮溶解的沉淀物），此時(shí)還有標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24L，該剩余氣體可用于搶救危重病人．實(shí)驗(yàn)測(cè)得同體積的該有機(jī)物蒸氣與氦氣的質(zhì)量之比為15．求該有機(jī)物的分子式和通入氧氣的總體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)測(cè)得同體積的該有機(jī)物蒸氣與氦氣的質(zhì)量之比為15，可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為15×4=60．
3.0g有機(jī)物燃燒，燃燒后的氣體通入足量的濃H₂SO₄中，濃H₂SO₄增重1.8g為水的質(zhì)量，根據(jù)氫原子的守恒可求出3.0g有機(jī)物中含有的氫原子的質(zhì)量為0.2g；
然后將氣體再通入足量的氫氧化鋇溶液中，可得到沉淀19.7g為BaCO₃，根據(jù)碳原子的守恒可求出3.0g有機(jī)物中的碳原子的質(zhì)量為1.2g．
由于（0.2g+1.2g）＜3.0g，故有機(jī)物中還含氧原子，且含有的氧原子的質(zhì)量為1.6g，物質(zhì)的量為0.1mol．故可求出有機(jī)物的最簡式為CH₂O．
設(shè)有機(jī)物的分子式為（CH₂O）n，根據(jù)其相對(duì)分子質(zhì)量為60，可知有：30n=60，即可解得n=2，從而求出有機(jī)物分子式．
由于最后還剩余標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24L，該剩余氣體可用于搶救危重病人，故剩余的氣體為氧氣，則氧氣的總量=被消耗掉的+剩余的，據(jù)此計(jì)算．

解答 解：實(shí)驗(yàn)測(cè)得同體積的該有機(jī)物蒸氣與氦氣的質(zhì)量之比為15，可知該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為15×4=60．
3.0g有機(jī)物燃燒，燃燒后的氣體通入足量的濃H₂SO₄中，濃H₂SO₄增重1.8g為水的質(zhì)量，則水的物質(zhì)的量n=$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，0.1mol水中含有的0.2mol氫原子全部來自于此有機(jī)物，即3.0g有機(jī)物中含有的氫原子的物質(zhì)的量為0.2mol，質(zhì)量m=nM=0.2mol×1g/mol=0.2g；
然后將氣體再通入足量的氫氧化鋇溶液中，可知得到沉淀19.7g為BaCO₃，n_（BaCO3）=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，生成0.1molBaCO₃沉淀需要的0.1molCO₂中含0.1molC原子全部來自于此有機(jī)物，幾3.0g有機(jī)物中的碳原子的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量m=nM=0.1mol×12g/mol=1.2g．
由于（0.2g+1.2g）＜3.0g，故有機(jī)物中還含氧原子，且含有的氧原子的質(zhì)量m=3.0g-0.2g-1.2g=1.6g，氧原子的物質(zhì)的量n=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol．
故此有機(jī)物中C、H、O原子個(gè)數(shù)之比為為0.1：0.2：0.1=1：2：1，即此有機(jī)物的最簡式為CH₂O．設(shè)有機(jī)物的分子式為（CH₂O）n，根據(jù)其相對(duì)分子質(zhì)量為60，可知有：30n=60，即可解得n=2，即有機(jī)物分子式為C₂H₄O₂．
3.0gC₂H₄O₂的物質(zhì)的量n=$\frac{3.0g}{60g/mol}$=0.05mol，設(shè)燃燒時(shí)的耗氧量為Xmol．
根據(jù)燃燒反應(yīng)可知：C₂H₄O₂～2O₂
                  1             2
                0.05mol        Xmol
可有：$\frac{1}{0.05mol}=\frac{2}{Xmol}$
解得X=0.1mol
則消耗掉的氧氣在標(biāo)況下的體積V=nVm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L．
由于最后還剩余標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體2.24L，該剩余氣體可用于搶救危重病人，故剩余的氣體也為氧氣，故通入的氧氣的總體積V_總=2.24L+2.24L=4.48L．
答：有機(jī)物分子式為C₂H₄O₂，通入氧氣的總體積為4.48L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了用燃燒法來確定有機(jī)物分子式，應(yīng)注意的是根據(jù)產(chǎn)物的定性分析只能確定有機(jī)物中含C和H兩元素，要確定O元素的存在，必須通過定量計(jì)算．