Question

14．18.4g某有机物和标准状况下a L O₂，在密闭容器中完全燃烧后，产物为CO₂、CO和H₂O，将产物依次通过装有足量的①浓硫酸②灼热氧化铜③碱石灰的三个装置，①增重14.4g；②减重6.4g；③增重26.4g，若等量该有机物与钠恰好完全反应需要钠13.8g，请通过计算分析回答：（提示：一个碳上连接两个或多个羟基是不稳定的）
（1）有机物的结构简式；
（2）a的值是多少？

Answer 1

分析 （1）燃烧后的产物为CO₂、CO和H₂O（g），浓硫酸增重为水的质量，通过灼热氧化铜，由于发生反应：CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，导致固体的质量减轻，结合方程式利用差量法可计算CO的物质的量，通过碱石灰时，碱石灰的质量增加了26.4g为CO₂的总质量，减去CO与CuO反应生成的CO₂的质量为有机物燃烧生成CO₂的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算水、CO、二氧化碳的物质的量，根据原子守恒计算18.4g有机物中C、H原子物质的量，再计算18.4g有机物中氧原子物质的量，确定有机物的最简式，进而确定分子式；
能与Na反应说明有机物至少含有-OH、-COOH中的一种，根据有机物与Na的物质的量之比，确定含有的官能团，进而书写有机物的结构简式；
（2）根据氧原子守恒计算氧气物质的量，根据V=nV_m计算氧气体积．

解答 解：（1）令有机物燃烧生成的CO为x，一氧化碳还原氧化铜得到的二氧化碳质量是y，则：
CuO+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，固体质量减少△m
    28g     44g     16g
    x       y      6.4g
则$\frac{28g}{x}=\frac{44g}{y}=\frac{16g}{6.4g}$，解得x=11.2g，y=17.6g
n（CO）=$\frac{11.2g}{28g/mol}$=0.4mol，则有机物燃烧生成的CO₂的质量为26.4g-17.6g=8.8g，物质的量为$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，故18.4g有机物分子中n（C）=0.4mol+0.2mol=0.6mol，
有机物燃烧生成水的物质的量为$\frac{14.4g}{18g/mol}$=0.8mol，故18.4g有机物中n（H）=1.6mol，
则18.4g有机物中m（O）=18.4g-0.6mol×12g/mol-1.6mol×1g/mol=9.6g，故n（O）=0.6mol，
则有机物中N（C）：N（H）：N（O）=0.6：1.6：0.6=3：8：3，即最简式为C₃H₈O₃，H原子已经饱和C原子的四价结构，故有机物的分子式为C₃H₈O₃，
18.4gC₃H₈O₃的物质的量为$\frac{18.4g}{92g/mol}$=0.2mol，与钠恰好完全反应需要钠13.8g，钠的物质的量为$\frac{13.8g}{23g/mol}$=0.6mol，二者按物质的量1：3反应，故该有机物含有3个-OH，故其结构简式为：，
答：有机物的结构简式为；
（2）根据氧原子守恒，可知氧气的物质的量为：$\frac{0.4mol+0.2mol×2+0.8mol-0.6mol}{2}$=0.5mol，故氧气的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L，
答：a的值为11.2．

点评 本题考查有机物分子式确定的有关计算、有机物结构式的确定等，关键是利用守恒法确定有机物的最简式，注意最简式中H原子饱和C的四价结构，则最简式即为分子式，难度中等．