Question

经测定，乙醇的分子式是C₂H₆O。由于有机物普遍存在同分异构现象，推测乙醇的结构可能是下列两种之一。

① ②

    为测定其结构，应利用物质的特殊性进行定性、定量实验。现给出乙醇、钠、水及必要的仪器，请甲、乙、丙、丁四位同学直接利用下图给定装置进行实验确定乙醇的结构。

(1)学生甲得到一组实验数据，见下表：

乙醇的物质的量/mol	氢气的体积/L
0.10	1.12(标准状况)

根据以上数据推断乙醇的结构应为______________(用①②表示)，理由为______________。

(2)同学乙分别准确称量4.60 g乙醇进行多次实验，结果发现以排开量筒内的水的体积作为生成的H₂体积换算成标准状况后都小于1.12 L。如果忽略量筒本身及同学乙读数造成的误差，那么乙认为这可能是由样品中含有少量水造成的，你认为正确吗? _______________(填“正确”或“不正确”)。如果你认为正确，请说明理由；如果你认为不正确，那么产生这种情况的原因应该是什么？______________________________。

(3)同学丙认为实验成功的关键有下列几点，其中正确的是_______________。(填序号)

①装置气密性要良好  ②实验开始前准确确定乙醇的量  ③钠足量  ④广口瓶内水必须充满  ⑤氢气体积的测算方法正确、数据准确

(4)同学丁不想通过称量乙醇的质量来确定乙醇的量，那么他还需知道的数据是____________。

(5)实验结束后，四名同学从乙醇的可能结构分析入手，对乙醇和钠的量的关系进行了讨论。如果乙醇的物质的量为n mol，那么对钠的物质的量的取值要求必须是_______________。

Answer 1

解析：本题考查实验设计能力、对测量气体体积的方法的掌握及分析误差的能力，是一个探究性实验。

(1)实验数据表明：1 mol C₂H₆O与足量的钠反应，产生11.2 L H₂，即0.5 mol H₂，也就是1 mol H。说明1个C₂H₆O分子中只有1个氢原子被Na置换，故结构式为①而不是②。

(2)乙同学认为样品中含少量水是错误的，因为2Na+2H₂O2NaOH+H₂↑，且对等质量的水和乙醇来说，水产生的氢气较多，若样品中含水，则氢气体积应大于1.12 L。真正的原因是广口瓶与量筒之间的玻璃导管中水柱的体积未计算在内。

(3)同学丙认为关于实验成功的5个关键中，只有④是不必要的，因为反应的烧瓶和导管中都存在空气，广口瓶中的水是否充满并不影响实验的准确性。

(4)同学丁不想称量乙醇的质量，则只有量取其体积，因此必须知道乙醇的密度。

(5)本实验目的是推测乙醇分子的结构，乙醇必须反应完全，若乙醇为n mol，由化学反应方程式2C₂H₅OH+2Na2C₂H₅ONa+H₂↑知，金属钠的物质的量必须大于n mol。

答案：(1)①  得出乙醇分子中有一个H原子与其他五个H原子不同，从而确定乙醇分子的结构为①

(2)不正确  广口瓶与量筒之间的玻璃导管中水柱的体积未计算在内

(3)①②③⑤

(4)所给乙醇样品的密度

(5)大于n mol