Question

12．通常用燃燒的方法測定有機物的分子式，可在燃燒室內將有機物樣品與純氧在電爐加熱下充分燃燒，根據產品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．

現準確稱取4.4g樣品（只含C、H、O三種元素中的兩種或三種），經燃燒后A管增重8.8g，B管增重3.6g．請回答：
（1）C管中濃硫酸的作用是除去氧氣中的水蒸氣；
（2）按上述所給的測量信息，裝置的連接順序應是：DCEBA（每種裝置只用一次）；
（3）要確定該有機物的分子式，還必須知道的數據是②；
①C裝置增加的質量
②樣品的摩爾質量
③CuO固體減少的質量
（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 （1）（2）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、F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；
（3）題中該實驗方法只能獲得有機物的實驗式，要確定有機物的分子式，還要知道有機物的相對分子質量，確定物質的化學式可借助元素的質量守恒進行解答；
（4）根據根據元素守恒和質量守恒計算氧原子的物質的量，計算碳、氫、氧原子個數之比，結合相對分子質量計算分子式，根據等效法判斷一氯取代產物的數目．

解答 解：（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：DCEBA；
（2）C用于干燥通入E中的氧氣，故答案為：除去氧氣中的水蒸氣；
（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，根據氧元素守恒，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，需要再知道有機物的相對分子質量，故答案為：②；
（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，所以相對分子質量是44，且它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，有機物燃燒后A管增重8.8g，所以產生二氧化碳是0.2mol，B管增重3.6g，所以產生水是0.2mol，根據質量守恒，消耗氧氣的質量是：8.8g+3.6g-4.4g=8.0g，即消耗氧氣是0.25mol，所以氧原子的物質的量是0.5mol，有機物中含有氧原子的物質的量是0.2mol×2+0.2mol-0.5mol=0.1mol，
所以碳、氫、氧個數之比是2：4：1，相對分子質量是44，含有C、H、O元素且符合條件的有機物是乙醛，結構簡式為CH₃CHO，與該有機物相對分子質量相同的烴是C₃H₈，它含有2種等效氫原子，它的一氯代物有2種，故答案為：CH₃CHO；2．

點評 本題考查有機物的分子式的實驗測定，題目難度中等，關鍵在于清楚實驗的原理，掌握燃燒法利用元素守恒確定實驗式的方法．