Question

本题16分，①下列两幅谱图是结构简式为CH₃CH₂CH₂OH和CH₃CH(OH)CH₃的两种有机化合物的1H核磁共振谱图。请判断哪一幅是CH₃CH(OH)CH₃的1H—NMR谱图，并说明理由。（6分）

②、0.2 mol有机物和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O（g）。燃烧后的这些产物经过浓H2SO4后，质量增加10.8 g；再通过灼热的CuO充分反应后，固体质量减轻3.2 g，最后气体再通过碱石灰被完全吸收，质量增加17.6 g。（可能用到的相对原子质量H-1，C-12，O-16，Cu-64）

（1）推断该有机物的分子式。（6分）

（2）若0.2 mol该有机物在与过量的金属钠完全反应后放出4.48 L H2（标准状况），试确定有机物的结构简式。（4分）?

 

Answer 1

【答案】

①A（3分） 理由：从结构上分析，CH₃CH(OH)CH₃有三种不同化学环境的H，而CH₃CH₂CH₂OH有四种不同的H，故从图上分析，A上有三个峰，而B有四个峰，故A是CH₃CH(OH)CH₃的¹H—NMR谱图（3分）。

②（1）浓硫酸增加的质量就是水的质量，所以水是10.8g，物质的量是0.6mol。CO通过灼热的氧化铜又被氧化生成CO₂，所以有机物完全燃烧产生的CO₂是17.6g，物质的量是0.4mol。根据方程式CO＋CuOCu＋CO₂可知，每消耗1molCO，固体质量就减少16g，所以CO的物质的量是3.2÷16＝0.2mol。即有机物燃烧生成物是0.2CO₂、0.2molCO和0.6mol水。所以根据原子守恒可知有机物中氧原子的物质的量是0.4mol+0.2mol+0.6mol-0.4mol×2＝0.4mol，因此有机物的最简式为CH₃O。因为2个碳原子最多结合6个氢原子，所以化合物的分子式为C₂H₆O₂.

（2）标准状况下4.48L氢气的物质的量是0.2mol，因为2个羟基，生成1分子氢气，所以有机物中羟基的个数是2个，因此是乙二醇，结构简式为HOCH₂CH₂OH。

【解析】①考查有机物中氢原子种类的判断。首先同一个碳原子上的氢原子是相同的，其次同一个碳原子所连接的所有甲基上的氢原子是相同的，再就是具有对称性结构的（类似于平面镜成像中物体和像的关系）。所以CH₃CH₂CH₂OH和CH₃CH(OH)CH₃中的氢原子种类分别是4和3种。即CH₃CH(OH)CH₃的1H—NMR谱图是A。

②考查有机物分子式及结构简式的判断。

（1）浓硫酸增加的质量就是水的质量，所以水是10.8g，物质的量是0.6mol。CO通过灼热的氧化铜又被氧化生成CO₂，所以有机物完全燃烧产生的CO₂是17.6g，物质的量是0.4mol。根据方程式CO＋CuOCu＋CO₂可知，每消耗1molCO，固体质量就减少16g，所以CO的物质的量是3.2÷16＝0.2mol。即有机物燃烧生成物是0.2CO₂、0.2molCO和0.6mol水。所以根据原子守恒可知有机物中氧原子的物质的量是0.4mol+0.2mol+0.6mol-0.4mol×2＝0.4mol，因此有机物的最简式为CH₃O。因为2个碳原子最多结合6个氢原子，所以化合物的分子式为C₂H₆O₂.

（2）标准状况下4.48L氢气的物质的量是0.2mol，因为2个羟基，生成1分子氢气，所以有机物中羟基的个数是2个，因此是乙二醇，结构简式为HOCH₂CH₂OH。