Question

2．有机物在社会生产、生活中起着非常重要的作用．
（1）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志．将8.96L（标准状况）乙烯和乙烷的混合气体通入足量的溴的四氯化碳溶液中，充分反应，溴的四氯化碳溶液的质量增加8.4g，则原气体混合物中乙烯与乙烷的物质的量之比为3：1．
（2）利用CH₄可制造燃料电池，电池的电解质溶液为KOH溶液，已知正极反应为O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-．工作一段时间后，电解液中KOH的浓度减小（填“不变”、“增加”或“减小”），负极反应为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．
（3）燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法．取4.6g某有机物完全燃烧，燃烧产物依次通过如图所示的装置，实验结束后，称得甲装置增重5.4g，乙装置增重8.8g．
①写出该有机物所有可能的结构简式CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
②若该有机物在一定条件下能与醋酸反应，写出该反应的化学方程式CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．

Answer 1

分析 （1）烯与溴发生加成反应，根据溴的四氯化碳溶液的质量增加的值，可知乙烯的质量，进而计算乙烯的物质的量，根据气体的总体积可计算混合气体的总物质的量，进而计算出乙烷的物质的量，可得二者的物质的量之比；
（2）总反应的化学方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，反应消耗氢氧化钾，其浓度减小；负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成CO₃^2-、H₂O；
（3）①甲装置增重为H₂O的质量，乙装置增重为CO₂的质量，计算CO₂、H₂O的物质的量，根据原子守恒计算有机物分子中C、H原子数目，再根据质量守恒判断有机物是否含有氧元素，若含有氧元素，进而确定氧原子物质的量，可以确定有机物最简式，结合最简式判断有机物分子式，书写可能的结构简式；
②该有机物在一定条件下能与醋酸反应，应含有羟基，发生酯化反应．

解答 解：（1）乙烯与溴发生加成反应，溴的四氯化碳溶液的质量增加了8.4，则m（C₂H₄）=8.4，（C₂H₄）=$\frac{8.4g}{28g/mol}$=0.3mol，又n（C₂H₄）+n（C₂H₆）=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，则n（C₂H₆）=0.4mol-0.3mol=0.1mol，故n（C₂H₄）：n（C₂H₆）=0.3mol：0.1mol=3：1，
故答案为：3：1；
（2）总反应的化学方程式为：CH₄+2O₂+2OH^-═CO₃^2-+3H₂O，反应消耗氢氧化钾，其浓度减小；负极发生氧化反应，甲烷在负极失去电子，碱性条件下生成CO₃^2-、H₂O，负极电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：减小；CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O；
（3）①甲装置增重为H₂O的质量，乙装置增重为CO₂的质量，则n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，n（H）=0.6mol，n（CO₂）=$\frac{8.8g}{44g/mol}$=0.2mol，n（C）=0.2mol，有机物中氧元素质量为4.6g-0.6mol×1g/mol-0.2mol×12g/mol=1.6g，故n（O）=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，故有机物最简式为C₂H₆O，H原子已经饱和碳的四价结构，分子式为C₂H₆O，可能的结构简式有：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃，
故答案为：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
②该有机物在一定条件下能与醋酸反应，应含有羟基，该有机物为CH₃CH₂OH，反应方程式为：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O，
故答案为：CH₃COOH+CH₃CH₂OH$→_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOCH₂CH₃+H₂O．

点评 本题考查混合物计算、原电池、有机物分子式的确定，题目难度不大，注意最简式中H原子已经饱和碳的四价结构，则最简式即为分子式．