Question

2．有機物在社會生產、生活中起著非常重要的作用．
（1）乙烯的產量是衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志．將8.96L（標準狀況）乙烯和乙烷的混合氣體通入足量的溴的四氯化碳溶液中，充分反應，溴的四氯化碳溶液的質量增加8.4g，則原氣體混合物中乙烯與乙烷的物質的量之比為3：1．
（2）利用CH₄可制造燃料電池，電池的電解質溶液為KOH溶液，已知正極反應為O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．工作一段時間后，電解液中KOH的濃度減小（填“不變”、“增加”或“減小”），負極反應為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．
（3）燃燒法是測定有機化合物化學式的一種重要方法．取4.6g某有機物完全燃燒，燃燒產物依次通過如圖所示的裝置，實驗結束后，稱得甲裝置增重5.4g，乙裝置增重8.8g．
①寫出該有機物所有可能的結構簡式CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
②若該有機物在一定條件下能與醋酸反應，寫出該反應的化學方程式CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．

Answer 1

分析 （1）烯與溴發生加成反應，根據溴的四氯化碳溶液的質量增加的值，可知乙烯的質量，進而計算乙烯的物質的量，根據氣體的總體積可計算混合氣體的總物質的量，進而計算出乙烷的物質的量，可得二者的物質的量之比；
（2）總反應的化學方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，反應消耗氫氧化鉀，其濃度減小；負極發生氧化反應，甲烷在負極失去電子，堿性條件下生成CO₃^2-、H₂O；
（3）①甲裝置增重為H₂O的質量，乙裝置增重為CO₂的質量，計算CO₂、H₂O的物質的量，根據原子守恒計算有機物分子中C、H原子數目，再根據質量守恒判斷有機物是否含有氧元素，若含有氧元素，進而確定氧原子物質的量，可以確定有機物最簡式，結合最簡式判斷有機物分子式，書寫可能的結構簡式；
②該有機物在一定條件下能與醋酸反應，應含有羥基，發生酯化反應．

解答 解：（1）乙烯與溴發生加成反應，溴的四氯化碳溶液的質量增加了8.4，則m（C₂H₄）=8.4，（C₂H₄）=$\frac{8.4g}{28g/mol}$=0.3mol，又n（C₂H₄）+n（C₂H₆）=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，則n（C₂H₆）=0.4mol-0.3mol=0.1mol，故n（C₂H₄）：n（C₂H₆）=0.3mol：0.1mol=3：1，
故答案為：3：1；
（2）總反應的化學方程式為：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，反應消耗氫氧化鉀，其濃度減小；負極發生氧化反應，甲烷在負極失去電子，堿性條件下生成CO₃^2-、H₂O，負極電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：減小；CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
（3）①甲裝置增重為H₂O的質量，乙裝置增重為CO₂的質量，則n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，n（H）=0.6mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，n（C）=0.2mol，有機物中氧元素質量為4.6g-0.6mol×1g/mol-0.2mol×12g/mol=1.6g，故n（O）=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，故有機物最簡式為C₂H₆O，H原子已經飽和碳的四價結構，分子式為C₂H₆O，可能的結構簡式有：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃，
故答案為：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
②該有機物在一定條件下能與醋酸反應，應含有羥基，該有機物為CH₃CH₂OH，反應方程式為：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案為：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．

點評 本題考查混合物計算、原電池、有機物分子式的確定，題目難度不大，注意最簡式中H原子已經飽和碳的四價結構，則最簡式即為分子式．