Question

17．化學上常用燃燒法確定有機物的組成．如圖所示裝置是用燃燒法確定烴或烴的含氧衍生物分子式的常用裝置，這種方法是在電爐加熱時用純氧氧化管內樣品：根據產物的質量確定有機物的組成．

回答下列問題：
（1）A中發生反應的化學方程式為2H₂O₂ $\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）B裝置的作用是吸收氧氣中的水蒸氣，燃燒管C中CuO的作用是可將產生的CO氧化成CO₂．
（3）產生氧氣按從左向右流向，燃燒管C與裝置D、E的連接順序是：C→E→D．
（4）準確稱取1.8g烴的含氧衍生物X的樣品，經充分燃燒后，D管質量增加2.64g，E管質量增加1.08g，同時實驗測得X的蒸氣密度是同溫同壓下氫氣密度的45倍，則X的分子式為C₃H₆O₃，1molX分別與足量Na、NaHCO₃反應放出的氣體在相同條件下的體積比為1：1，x可能的結構簡式為CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH．

Answer 1

分析 實驗原理是測定一定質量的有機物完全燃燒時生成CO₂和H₂O的質量，來確定是否含氧及C、H、O的個數比，求出最簡式．因此生成O₂后必須除雜（主要是除H₂O）明確各裝置的作用是解題的前提，A用來制取反應所需的氧氣、B用來吸收水、C是在電爐加熱時用純氧氣氧化管內樣品、D用來吸收產生的二氧化碳、E是吸收水；根據一氧化碳能與氧化銅反應，可被氧化成二氧化碳的性質可知CuO的作用是把有機物不完全燃燒產生的CO轉化為CO₂；確定物質的化學式可借助元素的質量守恒進行解答，
（1）雙氧水可分解生成氧氣，需要二氧化錳作催化劑；
（2）因反應原理是純氧和有機物反應，故B的作用是除去氧氣中的水蒸氣，CuO的作用是使有機物不完全燃燒生成的CO充分氧化生成CO₂；
（3）D裝置中堿石灰能把水和二氧化碳全部吸收，而E裝置中氯化鈣只吸收水分，為了稱取產物水和二氧化碳的質量，故應先吸收水再吸收二氧化碳，據此作用排序；
（4）D管質量增加2.64g克說明生成了2.64g二氧化碳，E管質量增加1.08g，說明生成了1.08g的水，計算出碳氫質量，根據質量守恒計算氧質量，算出碳氫氧個數比，寫出實驗式，根據相對密度計算相對分子質量，求出分子式，根據性質結合分子式寫出可能結構．

解答 解：（1）雙氧水可分解生成氧氣，A裝置中分液漏斗盛放的物質是雙氧水，化學方程式為2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑，
故答案為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）因反應原理是純氧和有機物反應，故B的作用是除去氧氣中的水蒸氣，CuO的作用是使有機物不完全燃燒生成的CO充分氧化生成CO₂，
故答案為：吸收氧氣中的水蒸氣；可將產生的CO氧化成CO₂；
（3）D裝置中堿石灰能把水和二氧化碳全部吸收，而E裝置中氯化鈣只吸收水分，為了稱取產物水和二氧化碳的質量，故應先吸收水再吸收二氧化碳，故燃燒管C與裝置D、E的連接順序是：C→E→D，故答案為：E；D；
（4）D管質量增加2.64g克說明生成了2.64g，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，m（C）=0.06mol×12g/mol=0.72g；
E管質量增加1.08g，說明生成了1.08g的水，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{44g/mol}$=0.06mol，m（H）=0.06mol×2×1g/mol=0.12g；
從而可推出含氧元素的質量為：1.8g-0.72g-0.12g=0.96g，n（O）=$\frac{0.96g}{16g/mol}$=0.06mol，
N（C）：N（H）：N（O）=0.06mol：0.12mol：0.06mol=1：2：1，
故該有機物的實驗式為CH₂O，式量為30，
該有機物的相對分子質量為：45×2=90，設分子式為 C_nH_2nO_n，30n=90，解得n=3，故分子式為：C₃H₆O₃；
因 1molX分別與足量Na、NaHCO₃反應放出的氣體在相同條件下的體積比為1：1，則含一個羥基和一個羧基，
故該有機物結構簡式為：CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH；
故答案為：C₃H₆O₃；CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH．

點評 本題考查有機物的分子式的實驗測定，題目難度中等，注意實驗的原理是解題關鍵，側重考查學生運用所學化學知識綜合分析和解決實際問題的能力，強調了學生整合知識的能力．