Question

18．已知在柑橘、檸檬等水果中含有檸檬酸，且已知檸檬酸中只含C、H、O三種元素．
Ⅰ．現對該物質進行研究，以測得其結構．
（1）取檸檬酸19.2 g，在氧氣中完全燃燒，產生CO₂和H₂O分別為26.4 g和7.2 g，通過計算，可獲得檸檬酸的實驗式為C₆H₈O₇．
（2）進行質譜分析，可獲得檸檬酸的相對分子質量為192，則其分子式為C₆H₈O₇．
（3）利用紅外光譜分析可知檸檬酸分子中含有-COOH和-OH．
（4）再利用核磁共振氫譜分析發現有4個吸收峰，其峰面積之比為4：2：1：1．綜合以上信息，寫出檸檬酸的結構簡式．
Ⅱ．檸檬酸與有機物A在一定條件下發生酯化反應可生成一種相對分子質量為220的酯類物質．寫出A可能的結構簡式CH₃CH₂OH或HCOOH．

Answer 1

分析 I．（1）計算CO₂和H₂O的物質的量，再計算n（C）、n（H），根據質量守恒計算有機物中氧元素質量，進而計算n（O），根據C、H、O原子數目之比確定檸檬酸的實驗式；
（2）由相對分子質量，結合實驗式確定分子式；
（3）利用紅外光譜分析確定含有的官能團或基團；
（4）核磁共振氫譜分析發現有4個吸收峰，說明檸檬酸分子中有4中化學環境不同的H原子，峰面積之比等于H原子數目之比，結合有機物分子式與含有的官能團確定結構簡式；
Ⅱ．（4）根據檸檬酸的相對分子量及生成酯類物質的相對分子量確定A的分子量，然后判斷A可能的結構簡式．

解答 解：（1）n（CO₂）=$\frac{26.4g}{44g/mol}$=0.6mol，則n（C）=0.6mol，m（C）=0.6mol×12g/mol=7.2g，
n（H₂O）=$\frac{7.2g}{18g/mol}$=0.4mol，則n（H）=0.8mol，m（H）=0.8mol×1g/mol=0.8g，
根據質量守恒可知，檸檬酸中氧原子質量為：m（O）=19.2g-7.2g-0.8g=11.2g，則n（O）=$\frac{11.2g}{16g/mol}$=0.7mol，
則檸檬酸分子中n（C）：n（H）：n（O）=0.6mol：0.8mol：0.7mol=6：8：7，
故檸檬酸酸的實驗式為C₆H₈O₇，
故答案為：C₆H₈O₇；
（2）檸檬酸的相對分子質量為192，實驗式為C₆H₈O₇，實驗式的相對分子質量為192，故實驗式為檸檬酸的分子式，
故答案為：C₆H₈O₇；
（3）利用紅外光譜分析NB酸分子中含有-COOH和-OH，
胡答案為：紅外光譜；
（4）檸檬酸分子式為C₆H₈O₇，不飽和度=$\frac{6×2+2-8}{2}$=3，紅外光譜分析檸檬酸分子中含有-COOH和-OH，則分子中含有3個-COOH和1個-OH，剩余碳鏈有3個碳原子，分子中有4種化學環境不同的H原子，H原子數目分別為4、2、1、1，其分子中不含甲基，其中2個-COOH處于相同化學環境，故含有2個CH₂且化學環境相同，另外的-COOH與-OH，連接同中間碳原子上，故檸檬酸的結構為，
故答案為：；
（4）檸檬酸的相對分子量為192，與有機物A在一定條件下發生酯化反應可生成一種相對分子質量為220的酯類物質，酯的分子量增加了：220-192=28，只能形成1個酯基，則A的相對分子量為：220+18-192=46，
檸檬酸中含有官能團羧基和羥基，則A可能為羧酸或醇類，若A為醇，分子量為46的醇為乙醇，結構簡式為：CH₃CH₂OH，若A為羧酸，相對分子量為46的羧酸為甲酸，其結構簡式為：HCOOH，
故答案為：CH₃CH₂OH或HCOOH．

點評 本題考查有機物分子式與結構簡式的確定，題目難度中等，注意掌握確定有機物分子式方法，（3）中結構簡式的書寫為易錯點、難點，注意根據紅外光譜可知不含碳碳不飽和鍵．