题目内容
【题目】某中学化学兴趣小组对乙醇的分子结构进行探究,其过程如下:
猜想一:乙醇的结构简式是CH3CH2OH
猜想二:乙醇的结构简式是CH3OCH3
制定方案并实施:按下图所示实验装置进行实验,
测定乙醇与钠反应(放热)生成氢气的体积,并据此计算乙醇分子中能与金属钠反应的氢原子的数目。
试回答下列问题:
(1)指出实验装置中的错误 。
(2)如果实验装置和操作正确,且结论符合猜想一,则参加反应的乙醇的物质的量与产生氢气的物质的量之比可能为 。
(3)如果实验装置和操作正确,且结论符合猜想二,则参加反应的乙醇的物质的量与产生氢气的物质的量之比可能为 。
(4)如果实验装置正确,实验结果为2.3 g乙醇与足量金属钠反应时产生了标准状况下的氢气约0.56 L,则乙醇的结构简式应为 ,理由是 。
(5)该实验获得成功的关键,除了需要纠正图中的装置错误以外,还需注意下列问题中的 (用序号填写)。
①装置的气密性良好;
②实验开始前准确测定乙醇的量;
③钠足量;
④广口瓶中水的体积大于560 mL;
⑤氢气的体积测算准确。
【答案】(1)广口瓶中进气导管不应插入水中,排水导管应插到广口瓶底部
(2)1∶0.5、1∶1.5、1∶1、1∶2.5、1∶2、1∶3
(3)1∶3
(4)CH3CH2OH 1 mol乙醇中只有1 mol活泼氢原子
(5)①②③④⑤
【解析】(1)利用排水法测定生成氢气的体积,广口瓶中进气导管不应插入水中,排水导管应插到广口瓶底部。
(2)若乙醇的结构简式是CH3CH2OH,设其物质的量为1 mol;当只有羟基上的氢反应,则生成0.5 mol氢气;当只有甲基上的氢反应,则生成1.5 mol氢气;当只有亚甲基上的氢反应,则生成1 mol氢气;当甲基、亚甲基上的氢反应,则生成2.5 mol氢气;当甲基、羟基上的氢反应,则生成2 mol氢气;若亚甲基、羟基上的氢反应,则生成1.5 mol氢气;若甲基、亚甲基、羟基上的氢全部反应,生成3 mol氢气。
(3)若乙醇的结构简式是CH3OCH3,设CH3OCH3的物质的量为1 mol;甲基上的氢全部反应,生成3 mol氢气。
(4)2.3 g乙醇的物质的量为0.05 mol,标准状况下0.56 L氢气的物质的量为0.025 mol,所以每摩尔乙醇与钠反应提供的氢原子为1 mol。所以,乙醇的结构简式应为CH3CH2OH。
(5)该实验原理是测出一定量乙醇与钠反应(放热)生成氢气的体积,并据此计算乙醇分子中能与金属钠反应的氢原子的数目,据此推断结构,气密性好才能收集到气体;乙醇的量,氢气的体积准确,定量计算结论才正确;钠足量才能保证乙醇完全反应;由于2.3 g乙醇与足量金属钠反应时产生了标准状况下的氢气约0.56 L,所以广口瓶中水的体积应大于560 mL。
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