Question

17．有机物A可由葡萄糖发酵得到，也可从酸牛奶中提取．纯净的A为无色粘稠液体，易溶于水．为研究A的组成与结构，进行了如下实验：
（1）称取A 9.0g，升温使其汽化，测其密度是相同条件下H₂的45倍，则A的摩尔质量为90g/mol
（2）将此9.0g A在足量纯O₂充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过浓硫酸、碱石灰，发现分别增重5.4g和13.2g，则A的分子式为C₃H₆O₃
（3）另取A 9.0g，跟足量的NaHCO₃粉末反应，生成2.24L CO₂（标准状况），若与足量金属钠反应则生成2.24L H₂（标准状况），实验结论：A中所含有官能团羧基、羟基
（4）A的核磁共振氢谱如图：则A的结构简式．

Answer 1

分析 （1）相同条件下，气体的相对分子质量之比等于密度之比；
（2）浓硫酸吸收水，碱石灰可以吸收二氧化碳，计算有机物A、生成水及二氧化碳的物质的量，根据原子守恒确定分子中C、H原子数目数目，结合相对分子质量计算O原子数目，进而确定有机物的分子式；
（3）羧基可以和碳酸氢钠发生化学反应生成二氧化碳，-OH、-COOH和金属钠发生化学反应生成氢气，根据生成气体物质的量判断含有的官能团；
（4）根据核磁共振氢谱图看出有机物中有4个峰值，则含4种类型的等效氢原子，且氢原子的个数比是3：1：1：1，结合A的分子式、含有的官能团确定A的结构简式．

解答 解：（1）有机物质的密度是相同条件下H₂的45倍，所以有机物质的摩尔质量=45g/mol×2=90g/mol，故答案为：90g/mol；
（2）9.0gA的物质的量=$\frac{9g}{90g/mol}$=0.1mol，浓硫酸增重5.4g，则n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，所含有n（H）=0.6mol，碱石灰增重13.2g，则n（CO₂）=$\frac{13.2g}{44g/mol}$=0.3mol，所以分子中N（C）=$\frac{0.3mol}{0.1mol}$=3\N（H）=$\frac{0.3mol×2}{0.1mol}$=6，故分子中N（O）=$\frac{90-12×3-6}{16}$=3，故A的分子式为：C₃H₆O₃，
故答案为：C₃H₆O₃；
（3）9.0gA的物质的量为0.1mol，A和碳酸氢钠反应说明A中含有羧基，生成2.24LCO₂（标准状况），n（CO₂）=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，所以含有一个羧基；
醇羟基和羧基都可以和金属钠发生反应生成氢气，与足量金属钠反应则生成2.24LH₂（标准状况），n（H₂）=0.1mol，羧基或羟基与钠反应生成氢气时，羧基或羟基的物质的量与氢气的物质的量之比为2：1，A与钠反应时，A的物质的量与氢气的物质的量之比是1：1，则说明A中除了含有一个羧基外还含有一个羟基，
故答案为：-COOH、-OH；
（4）根据核磁共振氢谱图看出有机物中有4个峰值，则含4种类型的等效氢原子，氢原子的个数比是3：1：1：1，且A含有一个羧基、一个羟基，所以结构简式为：，
故答案为：．

点评 本题考查有机物分子式与结构式的确定，掌握燃烧法利用原子守恒确定有机物分子式，注意根据A和碳酸氢钠、钠反应时生成气体体积判断含有的官能团，熟练掌握官能团的性质与转化，难度中等．