Question

7．現有13.4g有機物A在足量的氧氣中完全燃燒，將產生的高溫氣體依次通過足量的濃硫酸和足量的過氧化鈉，測得濃硫酸增重12.6g，過氧化鈉固體增重28g．
（1）有機物A的實驗式為C₅H₇．
（2）有機物A中沒有（填“有”或“沒有”）氧原子．
（3）要確定A的分子式，還要知道該物質的相對分子質量，下列方法能直接測定A的相對分子質量的是c（填字母）．
a．紅外光譜法                b．核磁共氫譜法         c．質譜法
（4）①經測定A蒸氣的密度是H₂密度的67倍，則A的分子式為C₁₀H₁₄．
          ②結構中只有一個苯環，且苯環上只有一個取代基的A的同分異構體有4種．

Answer 1

分析 （1）根據反應2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂利用差量法計算出生成二氧化碳的物質的量，然后結合質量守恒確定A的實驗式；
（2）根據（1）的計算結果判斷是否含有氧原子；
（3）紅外光譜、核磁共振氫譜能夠確定有機物的官能團，質譜法可確定有機物的相對分子質量；
（4）①A蒸氣的密度是H₂密度的67倍，根據氣體密度與摩爾質量成正比計算出A的摩爾質量，然后結合A的實驗式確定A的分子式；
②A的結構中只有一個苯環，且苯環上只有一個取代基，結合同分異構體的書寫原則判斷A可能結構．

解答 解：（1）濃硫酸增重的12.6g為水的質量，過氧化鈉能夠與二氧化碳反應生成碳酸鈉和氧氣，則
2Na₂O₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ △m
             2mol                       56g
               1mol                    28g
則13.4g有機物A在足量的氧氣中完全燃燒生成二氧化碳的物質的量為1mol，含有C元素的質量為：12g/mol×1mol=12g，12.6g水的物質的量為：$\frac{12.6g}{18g/mol}$=0.7mol，含有H原子的物質的量為0.7mol×2=1.4mol，質量為：1g/mol×1.4mol=1.4g，含有C、H元素的總質量=12g+1.4g=13.4g，說明A分子中不含有O原子，則有機物A分子中含有C、H原子的物質的量之比=1mol：1.4mol=5：7，則A的實驗式為：C₅H₇，
故答案為：C₅H₇；                                        
（2）根據（1）可知，有機物A分子中沒有O原子，
故答案為：沒有；
（3）質譜儀其實是把有機物打成很多小塊（有規律的，按照各官能團打開，所以一般有點經驗的也能從小數字看出這種物質大概含有哪些官能團），會有很多不同的分子量出現，其中最大的那個就是該有機物的分子量，所以能直接測定A的相對分子質量的為c，
故答案為：c；
（4）①A蒸氣的密度是H₂密度的67倍，則A的相對分子質量為：2g/mol×67=134g/mol，說明A的相對分子質量為134，C₅H₇的式量為67，則A的分子式為C₁₀H₁₄，
故答案為：C₁₀H₁₄；
②A的分子式為C₁₀H₁₄，A的結構中只有一個苯環，且苯環上只有一個取代基，則該有機物的側鏈為-C₄H₉，即滿足體積的有機物種類取決于丁基數目，
丁烷的同分異構體為：CH₃CH₂CH₂CH₃、（CH₃）₂CHCH₃，則丁基結構有：-CH₂CH₂CH₂CH₃、-CH（CH₃）CH₂CH₃、-CH₂CH（CH₃）₂、-C（CH₃）₃，總共有4種，所以滿足條件的A的同分異構體有4種，
故答案為：4．

點評 本題考查了有機物結構與性質，題目難度中等，正確推斷有機物A的實驗式為解答關鍵，注意掌握常見有機物結構與性質，明確同分異構體的書寫方法，試題培養了學生的分析、理解能力及邏輯推理能力．