Question

3．为测试某有机化合物A的结构，进行如下实验：
（1）元素分析：将6.8g有机物A置于足量氧气流中充分燃烧，实验测得：无水CaCl₂增重3.6g，浓K0H溶液增重17.6g．由此确定A的实验式是C₄H₄O．
（2）质谱仪测得A相对分子质量为136，则A的分子式是C₈H₈O₂．
（3）红外吸收光谱表明A中含有苯环、羧基，则A可能的结构有4种．
（4）A的核磁共振氢谱如图所示：四种峰面积比为1：2：2：3．则该有机物A的结构．

Answer 1

分析 （1）无水氯化钙增重的为水的质量，氢氧化钾溶液增重的为二氧化碳的质量，根据n=$\frac{m}{M}$分别计算出水和二氧化碳的物质的量，再根据质量守恒计算出C、H元素的质量，再根据二者的总重量判断是否含有氧元素，最后计算出A的实验式；
（2）根据A的实验式及相对分子质量确定A的分子式；
（3）A中含有苯环、羧基，根据不饱和度判断含有的官能团，然后判断其可能的结构；
（4）四种峰面积比为1：2：2：3，说明A分子中含有4种H原子，其中3为1个甲基，1为羧基，据此判断A的结构简式．

解答 解：（1）无水CaCl₂增重3.6g为水的质量，其物质的量为：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，0.2mol水分子中含有0.4molH，含有H的质量为：1g/mol×0.4mol=0.4g；
浓K0H溶液增重17.6g为二氧化碳的质量，其物质的量为：$\frac{17.6g}{44g/mol}$=0.4mol，0.4mol二氧化碳分子中含有0.4molC，含有碳原子的质量为：12g/mol×0.4mol=4.8g，
6.8gA分子中含有C、H元素的总质量为：4.8g+0.4g=5.2g＜6.8g，则A分子中含有氧元素，其物质的量为：$\frac{6.8g-5.2g}{16g/mol}$=0.1mol，
所以A分子中C、H、O原子的物质的量之比为：0.4mol：0.4mol：0.1mol=4：4：1，
故A的实验式为C₄H₄O，
故答案为：C₄H₄O；
（2）A的实验式为C₄H₄O，该实验式的式量为68，质谱仪测得A相对分子质量为136，则A的分子式是C₈H₈O₂，
故答案为：C₈H₈O₂；
（3）A中含有苯环、羧基，A的分子式是C₈H₈O₂，A的不饱和度为$\frac{8×2+2-8}{2}$=5，而苯环的不饱和度为4，羧基的不饱和度为1，说明A分子中不再含有其它不饱和结构；A分子中侧链可能为：①1个-CH₃COOH，②1个甲基和1个-COOH，其中②含有邻、间、对3种结构，所以满足条件的A含有4个结构，
故答案为：4；
（4）A的核磁共振氢谱中四种峰面积比为1：2：2：3，A分子中含有8个H原子，则1应该为羧基中的H，3为甲基中H，两个2为苯环H，说明A分子中含有的甲基和羧基，且在苯环的对位碳上，所以A的结构简式为：，
故答案为：．

点评 本题考查了有机物结构与性质，题目难度中等，明确常见有机物结构与性质为解答关键，注意掌握质量守恒定律在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．