Question

9．为测定某有机化合物A的结构，进行如下实验：
（一）分子式的确定：
（1）将有机物A置于氧气流中充分燃烧，实验测得：生成5.4g H₂O和8.8g CO₂，消耗氧气6.72L（标准状况下），则该物质中各元素的原子个数比是2：6：1．
（2）用质谱仪测定该有机化合物的相对分子质量，得到如图①所示质谱图，该物质的分子式是C₂H₆O．
（3）根据价键理论，预测A的可能结构并写出结构简式CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃．
（二）结构式的确定：
（4）核磁共振氢谱能对有机物分子中不同化学环境的氢原子给出不同的峰值（信号），根据峰值（信号）可以确定分子中氢原子的种类和数目．例如：甲基氯甲基醚（ClCH₂OCH₃）有两种氢原子如图②．经测定，有机物A的核磁共振氢谱示意图如图③，则A的结构简式为CH₃CH₂OH．

（三）性质实验：
（5）A在一定条件下可以和金属钠反应，书写化学方程式：2CH₃CH₂OH+2Na→2CH₃CH₂ONa+H₂↑．
（6）A在一定条件下可以和乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，书写化学方程式：CH₃COOH+HOC₂H₅$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O．

Answer 1

分析 （1）根据元素守恒可判断有机化合物中一定含有C和H两种元素，根据生成8.8g的二氧化碳中C元素质量即为化合物中所含C元素质量、生成5.4g 的水中H元素质量即为化合物中所含H元素质量，对氧元素的确定要根据二氧化碳和水中的氧元素质量之和与氧气中氧元素的质量来分析，若前者大，则有机化合物有氧元素，两者相等，则有机化合物没有有氧元素，然后求出各自的物质的量，根据各元素的物质的量之比可推测实验式（最简式）；
（2）根据图①所示质谱图判断有机物A的相对分子量，再根据（1）的计算结果判断有机物A的分子式；
（3）根据分子式及书写同分异构体的方法写出A可能的同分异构体的结构简式；
（4）核磁共振氢谱图中含有几个峰，表示该有机物中含有几个位置不同的氢原子，据此判断有机物A的结构；
（5）A在一定条件下可以和金属钠反应，说明A为乙醇，书写乙醇与钠反应的方程式；
（6）A在一定条件下可以和乙酸发生酯化反应生成乙酸乙酯，说明A为乙醇，书写乙醇与乙酸反应的方程式．

解答 解：（1）根据质量守恒定律得：化合物中所含C元素质量为：8.8g×$\frac{12}{44}$=2.4g，所含H元素质量为：5.4g×$\frac{2}{18}$=0.6g，二氧化碳和水中的氧元素质量之和为（8.8g-2.4g）+（5.4g-0.6g）=11.2g，而氧气的质量为$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$×32g/mol=9.6g，所以有机物中氧元素质量为11.2g-9.6g=1.6g，
n（C）：n（H）：n（O）=$\frac{2.4}{12}$：$\frac{0.6}{1}$：$\frac{1.6}{16}$=2：6：1，所以化合物的实验式（最简式）是C₂H₆O；
故答案为：2：6：1；
（2）据（1）可知，该有机物A的实验式为C₂H₆O，设该有机物的分子式为（C₂H₆O）_m，由图①质谱图知，最大的质荷比为46，则其相对分子质量为46，则：46m=46，解得：m=1，故其分子式为C₂H₆O，
故答案为：C₂H₆O；
（3）A的分子式为C₂H₆O，A为饱和化合物，有机物A的结构为：CH₃CH₂OH或CH₃OCH₃，
故答案为：CH₃CH₂OH、CH₃OCH₃；
（4）根据图③A的核磁共振氢谱图可知：A有三种不同类型的H原子，而CH₃OCH₃只有一种类型的H原子，故A的结构简式为CH₃CH₂OH，
故答案为：CH₃CH₂OH；
（5）乙醇能和钠发生反应生成乙醇钠和氢气：2CH₃CH₂OH+2Na→2CH₃CH₂ONa+H₂↑；
故答案为：2CH₃CH₂OH+2Na→2CH₃CH₂ONa+H₂↑；
（6）乙酸与乙醇发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，反应的化学方程式为：CH₃COOH+HOC₂H₅$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O，故答案为：CH₃COOH+HOC₂H₅$?_{△}^{浓硫酸}$CH₃COOC₂H₅+H₂O．

点评 本题考查了有机物的分子式、结构简式确定以及性质，题目难度中等，注意掌握确定有机物分子式、结构简式的方法，明确质谱仪中的质荷比、核磁共振氢谱中峰的含义为解答本题的关键．