Question

某有機物由C、H、O三種元素組成，分子中含有8個原子，1mol該有機物含有46mol質子．完全燃燒該有機物在相同條件下測定CO₂和水蒸氣體積比為2：1．取2.7g該有機物恰好與30mL 1mol/L的碳酸鈉溶液完全反應．
求：（1）有機物分子式； 
（2）有機物結構簡式．

Answer 1

考點：有關有機物分子式確定的計算

專題：有機物分子組成通式的應用規律

分析：在相同條件下測得產物CO₂氣體和水蒸氣的體積比為2：1，有機物A中碳原子與氫原子物質的量比為2：1×2=1：1，
2.7g該有機物恰好與30mL 1mol/L的碳酸鈉溶液完全反應，則該有機物中含有羧基，根據2-COOH～Na₂CO₃關系式可知，羧基的物質的量就等于碳酸氫鈉的物質的量的2倍，然后討論出A的摩爾質量，再寫成分子式和結構簡式．

解答： 解：完全燃燒生成的CO₂氣體和水蒸氣的體積比為2：1，有機物A中碳原子與氫原子物質的量比為2：（1×2）=1：1，可設為C_nH_n，
根據關系式：2-COOH～Na₂CO₃可知，羧基的物質的量為：n（COOH）=2n（Na₂CO₃）=2×0.03L×1mol?L^-1=0.06mol，
A若是一元羧酸，其摩爾質量為：

2.7g

0.06mol

=45g/mol，A的相對分子量為45，減去羧基中的2個氧原子，碳原子和氫原子總數為：6，即3個C原子和3個H原子，A的質子數為：6×3+1×3+8×2=37≠46，故A不是一元羧酸；
若A是二元羧酸，A的物質的量為：n（COOH）=n（NaHCO₃）=0.03mol，摩爾質量為：

2.7g

0.03mol

=90g/mol，由于A中含有4個氧原子，所以含有氫原子和碳原子總數為：4，即含有2個C原子和2個H原子，A的質子數為：8×4+6×2+1×2=46，故A是二元酸正確，分子式為：C₂H₂O₄，
A若是三元羧酸，A中含有6個氧原子，質子數為8×6=48＞46，故A不可能含有≥3個羧基，
（1）根據以上分析，A的分子式為C₂H₂O₄，答：A的分子式為：C₂H₂O₄；
（2）A中含有2個羧基，所以結構簡式只能為：HOOC-COOH，答：A的結構簡式為：HOOC-COOH．

點評：本題考查利用燃燒法確定有機物分子式、有機物結構的判斷、官能團的性質等，題目難度中等，注意掌握原子守恒判斷有機物的分子式方法，明確常見有機物結構與性質為解答本題的關鍵．