Question

12．仅含碳、氢、氧的有机物M，经质谱仪测得相对分子质量介于120与150之间，经实验测得氧元素的质量分数为48.48%，碳、氢元素的质量之比为15：2．经某仪器X测得M分子中只含-COOH．
回答下列问题：
（1）M的分子式为C₅H₈O₄．
（2）仪器X的名称是红外光谱仪；M的结构有4种，其中，在核磁共振氢谱上只有2个峰的结构简式为．

Answer 1

分析 经某仪器X测得M分子中只含-COOH，
假设M分子中含有一个羧基，则M的相对分子质量为$\frac{16×2}{48.48%}$≈66，不符合题意，
假设M分子中含有两个羧基，则M的相对分子质量为$\frac{16×4}{48.48%}$≈132，介于120与150之间，符合题意；
碳、氢元素的质量分数之和为1-48.48%=51.52%，
则M分子含有H原子数为$\frac{132×51.52%×\frac{2}{15+2}}{1}$=8，M分子含有C原子数为$\frac{132×51.52%×\frac{15}{15+2}}{12}$=5，据此分析．

解答 解：经某仪器X测得M分子中只含-COOH，
假设M分子中含有一个羧基，则M的相对分子质量为$\frac{16×2}{48.48%}$≈66，不符合题意，
假设M分子中含有两个羧基，则M的相对分子质量为$\frac{16×4}{48.48%}$≈132，介于120与150之间，符合题意；
碳、氢元素的质量分数之和为1-48.48%=51.52%，
则M分子含有H原子数为$\frac{132×51.52%×\frac{2}{15+2}}{1}$=8，M分子含有C原子数为$\frac{132×51.52%×\frac{15}{15+2}}{12}$=5，
（1）由分析可知，M的分子式为C₅H₈O₄，故答案为：C₅H₈O₄；
（2）经某仪器X测得M分子中只含-COOH，红外光谱仪用于测定分子的结构，测定分子中的官能团，所以X为红外光谱仪；
C₅H₈O₄中含有2个-COOH，可以看作2个-COOH取代丙烷形成的物质，一个-COOH取代端位碳原子上H原子，另一个-COOH有3种位置，-COOH处于取代中间碳原子上H原子，另一个-COOH有1种位置，共有4种，在核磁共振氢谱上只有2个峰的结构简式为：；
故答案为：红外光谱仪；4；．

点评 本题考查有机物的推断，需要学生对于题目中信息充分进行利用，注意结合有机物的结构进行判断，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．