Question

14．為研究A的組成與結構，某同學進行了如下實驗：

實 驗 步 驟	實 驗 結 論
（1）將9.0g A在足量純O2中充分燃燒，并使其產物依次緩緩通過足量的濃硫酸和堿石灰，發現兩者分別增重5.4g和13.2g．	（1）A的實驗式為CH2O．
（2）通過質譜法測得其相對分子質量為90．	（2）A的分子式為C3H6O3．
（3）另取9.0g A，跟足量的NaHCO3粉末反應，生成2.24L CO2（標準狀況），若與足量金屬鈉反應則生成2.24L H2（標準狀況）．	（3）A中含有的官能團名稱為羧基、羥基．
（4）A的核磁共振氫譜有四組吸收峰，其峰面積之比為2：2：1：1．	（4）綜上所述，A的結構簡式為． （5）寫出A與NaHCO3反應的化學方程式．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸可以吸收水，堿石灰可以吸收二氧化碳，根據元素守恒確定9gA中C、H原子物質的量，再根據A的質量確定氧原子物質的量，可得有機物A的實驗式；
（2）結合A的實驗式、相對分子質量可以確定有機物A的分子式；
（3）羧基可以和NaHCO₃發生化學反應生成二氧化碳，9gA為0.1mol，生成二氧化碳為0.1mol，則有機物A含有1個-COOH，-OH、-COOH和金屬鈉發生化學反應生成氫氣，與足量金屬鈉反應則生成H₂為0.1mol，反應中羧基或羥基的物質的量與氫氣的物質的量之比為2：1，而A的物質的量與氫氣的物質的量之比是1：1，則說明A中除了含有一個-COOH外還含有一個-OH；
（4）核磁共振氫譜圖中有幾個峰值則含有幾種類型的等效氫原子，峰面積之比等于氫原子的數目之比，結合A的分子式、含有的官能團確定A的結構簡式．

解答 解：（1）濃硫酸增重5.4g，則生成水的質量是5.4g，生成n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，所含有n（H）=0.6mol，堿石灰增重13.2g，生成m（CO₂）是13.2g，n（CO₂）=$\frac{13.2g}{44g/mol}$=0.3mol，所以n（C）=0.3mol，9gA中n（O）=$\frac{9g-0.6mol×1g/mol-0.3mol×12g/mol}{16g/mol}$=0.3mol，則n（C）：n（H）：n（O）=0.3mol：0.6mol：0.3mol=1：2：1，則有機物A的實驗式為：CH₂O，
故答案為：CH₂O；
（2）有機物A的實驗式為CH₂O，設其分子式為（CH₂O）x，相對分子質量為90，則30x=90，故x=3，則A的分子式為：C₃H₆O₃，
故答案為：C₃H₆O₃；
（3）9.0gA的物質的量=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，A和碳酸氫鈉反應說明A中含有羧基，生成2.24LCO₂（標準狀況），n（CO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，所以含有一個-COOH；
醇羥基和羧基都可以和金屬鈉發生反應生成氫氣，與足量金屬鈉反應則生成2.24LH₂（標準狀況），n（H₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，反應中羧基或羥基的物質的量與氫氣的物質的量之比為2：1，而A的物質的量與氫氣的物質的量之比是1：1，則說明A中除了含有一個-COOH外還含有一個-OH，
故答案為：羧基、羥基；
（4）A的核磁共振氫譜圖有4個峰值，則含4種類型的等效氫原子，且氫原子的個數比是2：2：1：1，所以結構簡式為：，與NaHCO₃反應的化學方程式為：，
故答案為：；．

點評 本題是一道關于有機物的結構和性質知識的綜合推斷題，考查學生對知識的整合能力，難度中等，注意根據A和碳酸氫鈉、鈉反應時生成氣體體積判斷含有的官能團．