Question

14．有机物A只含C、H、O三种元素，其相对分子质量为76．为测定A的化学式，取3.8克的A置于密闭容器中完全燃烧，将燃烧产物通过盛有浓硫酸的试剂瓶，试剂瓶增重3.6克，继续通过盛有饱和氢氧化钠溶液的试剂瓶，试剂瓶增重6，6克．
（1）A的分子式为C₃H₈O₂；
（2）A只含有一种官能团，且红外光谱图如图1：
据此推断A可能的结构简式为：（已知：同一个碳原子上连接两个羟基是不稳定的结构）
CH₃CH（0H）CH₂OH，CH₂（OH）CH₂CH₂OH；
（3）若A的核磁共振氢谱只有三个吸收峰，请写出A与足量金属钠反应的化学方程式：CH₂（OH）CH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂CH₂ONa+H₂↑；
请写出A与氧气（加热，铜做催化剂）反应的化学方程式：CH₂（OH）CH₂CH₂OH+O2$→_{△}^{Cu}$OHCCH₂CHO+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）通过浓硫酸增重3.6g是水的质量，饱和氢氧化钠溶液增重6.6克是生成二氧化碳的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算水、二氧化碳的物质的量，再根据原子守恒计算C原子、氢原子的物质的量，根据m=nM计算C原子、氢原子的质量，进而计算有机物中O原子的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算氧原子的物质的量，确定最简式，结合相对分子质量计算该有机物的分子式．
（2）红外光谱显示A分子中只有“C-C”键、“C-H”键和“O-H”键的振动吸收，据此结合有机物的分子式，推断A可能的结构简式；
（3）A的核磁共振氢谱只有三个吸收峰，分子中含有3种H原子，据此结合A的分子式与红外光谱确定A的结构，书写方程式．

解答 解：（1）通过浓硫酸增重3.6g是水的质量，水的物质的量为：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，故n（H）=2×0.2mol=0.4mol，m（H）=0.4mol×1g/mol=0.4g，饱和氢氧化钠溶液增重6.6克是生成二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为：$\frac{6.6g}{44g/mol}$=0.15mol，故n（C）=0.15mol，m（C）=0.15mol×12g/mol=1.8g，故有机物A中m（O）=3.8g-0.4g-1.8g=1.6g，故n（O）=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，所以n（C）：n（H）：n（O）=0.15mol：0.4mol：0.1mol=3：8：2，最简式为C₃H₈O₂，该最简式中H原子已经达到饱和，则其最简式即为分子式，
故答案为：C₃H₈O₂；
（2）根据图示可知，红外光谱显示A分子中只有“C-C”键、“C-H”键和“O-H”键的振动吸收，同一个碳原子上连接两个羟基不稳定
故符合结构特征的有机物A的结构简式为：CH₃CH（0H）CH₂OH  CH₂（OH）CH₂CH₂OH，
故答案为：CH₃CH（0H）CH₂OH、CH₂（OH）CH₂CH₂OH；
（3）A的核磁共振氢谱只有三个吸收峰，分子中含有3种H原子，结合有机物A的红外光谱可知，A为CH₂（OH）CH₂CH₂OH，A与足量金属钠反应的化学方程式为：CH₂（OH）CH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂CH₂ONa+H₂↑；
A与氧气（加热，铜做催化剂）反应的化学方程式：CH₂（OH）CH₂CH₂OH+O2$→_{△}^{Cu}$OHCCH₂CHO+2H₂O，
故答案为：CH₂（OH）CH₂CH₂OH+2Na→NaOCH₂CH₂CH₂ONa+H₂↑；CH₂（OH）CH₂CH₂OH+O2$→_{△}^{Cu}$OHCCH₂CHO+2H₂O．

点评 本题考查有机物分子式、结构简式的确定，题目难度中等，利用原子守恒确定有机物的分子式是解题的关键，注意掌握燃烧法沉淀有机物最简式的原理．