Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組為確定某蠟狀有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，他們擬用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的手段與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行探究。請(qǐng)你參與探究過(guò)程：

Ⅰ．實(shí)驗(yàn)式的確定

（1）取樣品A進(jìn)行燃燒法測(cè)定。發(fā)現(xiàn)燃燒后只生成CO2和H2O，某次燃燒后，經(jīng)換算得到了0.125 mol CO2和2.7g H2O。據(jù)此得出的結(jié)論是_______；

（2）另一實(shí)驗(yàn)中，取3.4 g蠟狀A在3.36 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下，下同)氧氣中完全燃燒，兩者均恰好完全反應(yīng)，生成2.8 L CO2和液態(tài)水。通過(guò)計(jì)算確定A的實(shí)驗(yàn)式；__________

Ⅱ．結(jié)構(gòu)式確定(經(jīng)測(cè)定A的相對(duì)分子質(zhì)量不超過(guò)140)

（3）取少量樣品熔化，加入鈉有氫氣放出，說(shuō)明A分子中含有_______基；

（4）進(jìn)行核磁共振，發(fā)現(xiàn)只有兩個(gè)特征峰，且面積比為8:4，再做紅外光譜，發(fā)現(xiàn)與乙醇一樣透過(guò)率在同一處波數(shù)被吸收。圖譜如下：

則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_______；

Ⅲ．性質(zhì)探究

（5）A與濃氫溴酸混合加熱發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

Answer 1

【答案】n(H2O)=2.7g/18g·mol-1 = 0.15mol，N(C): N(H)= n(CO2): n(H2O)×2=0.125 mol: 0.15 mol×2=5:12，A中可能含有O，分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，實(shí)驗(yàn)式為C5H12Oz(z＝0，1，2，…) n(CO2)=2.8L/22.4L·mol-1=0.125 mol，與(1)中產(chǎn)生的CO2等量，則產(chǎn)生的水n(H2O)=0.15 mol，(依據(jù)質(zhì)量守恒定律求算也可) n(O)=0.1mol，N(C): N(H): N(O)= 0.125 mol: 0.15 mol×2: 0.1 mol=5:12:4，則A的實(shí)驗(yàn)式：C5H12O4 羥 C(CH2OH)4 C(CH2OH)4+4HBr C(CH2Br)4+4H2O

【解析】

燃燒產(chǎn)物只有CO2和H2O，則樣品中一定有C、H元素，可能有O元素。據(jù)樣品、CO2和H2O的質(zhì)量，可計(jì)算確定有無(wú)氧元素、求得實(shí)驗(yàn)式。再由實(shí)驗(yàn)式、相對(duì)分子質(zhì)量求出有機(jī)物的分子式。最后，根據(jù)有機(jī)物的化學(xué)特性、波譜特征，推斷有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。

（1）燃燒產(chǎn)物只有CO2和H2O，則樣品中一定有C、H元素，可能有O元素。n(C)=n(CO2)=0.125 mol，n(H)=n(H2O)×2=(2.7g/18g·mol-1)×2 = 0.3mol，則N(C): N(H)= n(CO2): n(H)=0.125 mol: 0.3 mol=5:12，A實(shí)驗(yàn)式為C5H12Oz(z＝0，1，2，…)。

（2）n(CO2)=2.8L/22.4L·mol-1=0.125 mol，與(1)中CO2等量，則n(H2O)=2.7g/18g·mol-1=0.15 mol，n(O)= 0.1mol，N(C): N(H): N(O)= 0.125 mol: 0.15 mol×2: 0.1 mol=5:12:4，則A的實(shí)驗(yàn)式C5H12O4；

（3）設(shè)A分子式(C5H12O4)n，則Mr=136n<140，僅n=1合理，即A分子式為C5H12O4。A與鈉反應(yīng)放出氫氣，說(shuō)明A分子中含有羥基（A分子中氫原子數(shù)已飽和，不可能有羧基）；A核磁共振只有兩個(gè)吸收峰、且面積比為8:4，即A分子中有兩種氫原子且數(shù)目之比為8:4；紅外光譜圖說(shuō)明A分子中有C－H、O－H、C－O鍵，故A結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C(CH2OH)4。

（5）A與濃氫溴酸加熱時(shí)，羥基被溴原子取代，反應(yīng)的化學(xué)方程式C(CH2OH)4+4HBr C(CH2Br)4+4H2O。