Question

8．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管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：D→C→E→B→A（每種裝置只用一次）；
（2）實驗數(shù)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？B、A
（3）若實驗準確稱取4.4g樣品，經燃燒后測得產生CO₂8.8g，水蒸氣3.6g．要確定該有機物的分子式，還必須知道的數(shù)據是樣品的摩爾質量；
（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CH₃CHO，與該有機物相對分子質量相同的烴的一氯代物有2種．

Answer 1

分析 實驗原理是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(shù)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）根據以上分析連接各實驗裝置；
（2）堿石灰能夠吸收水和二氧化碳，所以應該先用無水氯化鈣測定水的質量，然后用堿石灰測定二氧化碳的質量；
（3）題中數(shù)據能夠計算出該有機物的實驗式，要確定有機物的分子式，還要知道樣品的摩爾質量；
（4）根據相對密度計算出該有機物的摩爾質量，再根據n=$\frac{m}{M}$計算出4.4g該有機物及生成二氧化碳、水的物質的量，然后根據質量守恒定律確定含有氧原子的物質的量，從而得出該有機物的分子式；根據核磁共振氫譜確定該有機物的結構簡式；根據該有機物的相對分子質量確定烴的名稱，然后確定該烴的一氯代物種類．

解答 解：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(shù)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，所選置的連接順序應是：D→C→E→B→A，
故答案為：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，
故答案為：B；A；
（3）根據燃燒規(guī)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(shù)目，根據氧元素守恒，可以計算是否含有氧元素以及氧原子的數(shù)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，
故答案為：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：$\frac{8.8g}{44g/mol}$=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：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=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，則該有機物分子中一定含有氧元素，含有氧原子的物質的量為：$\frac{4.4g-2.8g}{16g/mol}$=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：$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，
該有機物分子中含有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(shù)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：$\frac{44}{14}$=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，
故答案為：CH₃CHO；2．

點評 本題考查探究物質組成的實驗，題目難度中等，明確實驗原理為解答關鍵，試題側重考查有機物分子式、結構簡式的確定，注意掌握質量守恒定律在確定有機物分子式中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．