Question

8．化学上常用燃烧法测定有机物的分子式，这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成．下图所示的是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置．

实验探究小组称取一定质量的样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），进行实验，通过测定产生的CO₂和水的质量确定有机物的组成，请回答下列问题：
（1）C管中浓硫酸的作用是除去氧气中的水蒸气，实验装置的连接顺序应是：D→C→E→B→A（每种装置只用一次）；
（2）实验数据记录和处理

物理量 实验序号	燃烧有机物的质量	①		②
		实验前质量	实验后质量	实验前质量	实验后质量
1	m1	m2	m3	m4	m5

上表中①、②分别指哪个装置？B、A
（3）若实验准确称取4.4g样品，经燃烧后测得产生CO₂8.8g，水蒸气3.6g．要确定该有机物的分子式，还必须知道的数据是样品的摩尔质量；
（4）相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，且它的核磁共振氢谱上有两个峰，其强度比为3：1，试通过计算确定该有机物的结构简式CH₃CHO，与该有机物相对分子质量相同的烃的一氯代物有2种．

Answer 1

分析 实验原理是测定一定质量的有机物完全燃烧时生成CO₂和H₂O的质量，来确定是否含氧及C、H、O的个数比，求出最简式；因此生成O₂后必须除杂（主要是除H₂O）明确各装置的作用是解题的前提，A用来吸收二氧化碳，测定生成二氧化碳的质量，B用来吸收水，测定生成水的质量，C用于干燥通入E中的氧气、D用来制取反应所需的氧气、E是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品；根据一氧化碳能与氧化铜反应，可被氧化成二氧化碳的性质可知CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO₂，
（1）根据以上分析连接各实验装置；
（2）碱石灰能够吸收水和二氧化碳，所以应该先用无水氯化钙测定水的质量，然后用碱石灰测定二氧化碳的质量；
（3）题中数据能够计算出该有机物的实验式，要确定有机物的分子式，还要知道样品的摩尔质量；
（4）根据相对密度计算出该有机物的摩尔质量，再根据n=$\frac{m}{M}$计算出4.4g该有机物及生成二氧化碳、水的物质的量，然后根据质量守恒定律确定含有氧原子的物质的量，从而得出该有机物的分子式；根据核磁共振氢谱确定该有机物的结构简式；根据该有机物的相对分子质量确定烃的名称，然后确定该烃的一氯代物种类．

解答 解：实验原理是通过测定一定质量的有机物完全燃烧时生成CO₂和H₂O的质量，来确定是否含氧及C、H、O的个数比，求出最简式；因此生成O₂后必须除杂（主要是除H₂O）明确各装置的作用是解题的前提，A用来吸收二氧化碳，测定生成二氧化碳的质量，B用来吸收水，测定生成水的质量，C用于干燥通入E中的氧气、D用来制取反应所需的氧气、E是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品；根据一氧化碳能与氧化铜反应，可被氧化成二氧化碳的性质可知CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO₂，
（1）D中生成的氧气中含有水蒸气，应先通过C中的浓硫酸干燥，在E中电炉加热时用纯氧氧化管内样品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，则E中CuO可与CO进一步反应生成二氧化碳，然后分别通入B（吸收水）、A（吸收二氧化碳）中，根据产物的质量推断有机物的组成，则产生的氧气按从左到右流向，所选置的连接顺序应是：D→C→E→B→A，
故答案为：D→C→E→B→A；
（2）根据分析可知，有机物燃烧生成水的质量用无水氯化钙的质量变化确定，生成二氧化碳的质量用碱石灰的质量变化确定，而碱石灰能够吸收水和二氧化碳，所以应该先用B无水氯化钙测定水的质量，然后用A碱石灰测定二氧化碳的质量，故①、②分别指的装置为B、A，
故答案为：B；A；
（3）根据燃烧规律，可以计算产物二氧化碳以及水的质量，进而计算碳原子和氢原子的数目，根据氧元素守恒，可以计算是否含有氧元素以及氧原子的数目，进而得到有机物的最简式，要确定分子式，需要再知道样品的摩尔质量，
故答案为：样品的摩尔质量；
（4）4.4g该有机物燃烧生成二氧化碳8.8g，二氧化碳的物质的量为：$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，则m（C）=12g/mol×0.2mol=2.4g，
生成水3.6g，产生水的物质的量为：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，则m（H）=1g/mol×0.2mol×2=0.4g，
由于m（C）+m（H）=2.4g+0.4g=2.8g＜4.4g，则该有机物分子中一定含有氧元素，含有氧原子的物质的量为：$\frac{4.4g-2.8g}{16g/mol}$=0.1mol，
相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，则其相对分子质量为：2×22=44，4.4g该有机物的物质的量为：$\frac{4.4g}{44g/mol}$=0.1mol，
该有机物分子中含有C、H、O原子数为：N（C）=$\frac{0.2mol}{0.1mol}$=2、N（H）=$\frac{0.2mol×2}{0.1mol}$=4、N（O）=$\frac{0.1mol}{0.1mol}$=1，
所以该有机物的分子式为：C₂H₄O；
该有机物的核磁共振氢谱上有两个峰，即含有两种类型的氢原子，其强度比为3：1，即两种类型的氢原子数目之比是3：1，则该有机物的结构简式为：CH₃CHO；
该有机物的相对分子质量为44，根据商余法：$\frac{44}{14}$=3…2，则与该有机物相对分子质量相同的烃为丙烷：C₃H₈，丙烷分子中含有2种等效氢原子，其一氯代物有2种，
故答案为：CH₃CHO；2．

点评 本题考查探究物质组成的实验，题目难度中等，明确实验原理为解答关键，试题侧重考查有机物分子式、结构简式的确定，注意掌握质量守恒定律在确定有机物分子式中的应用方法，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．