题目内容

15．某研究性学习小组为确定一种从煤中提取的液态烃X的结构，对其进行探究．

步骤一：这种碳氢化合物蒸气通过热的氧化铜（催化剂），氧化成二氧化碳和水，再用装有无水氯化钙和固体氢氧化钠的吸收管完全吸收．2.12g有机物X的蒸气氧化产生7.04g二氧化碳和1.80g水．
步骤二：通过仪器分析得知X的相对分子质量为106．
步骤三：用核磁共振仪测出X的1H核磁共振谱有2个峰，其面积之比为2：3．如图2．
步骤四：利用红外光谱仪测得X分子的红外光谱如图3．
试填空：
（1）X的分子式为C8H10；X的名称为对二甲苯．
（2）步骤二中的仪器分析方法称为质谱法．
（3）写出X与足量浓硝酸和浓硫酸混合物反应的化学方程式：．
（4）写出X符合下列条件的同分异构体结构简式、．
①芳香烃    ②苯环上一氯代物有三种
（5）X以醋酸为溶剂在催化剂作用下用氧气氧化得到另一种重要的化工原料PTA，查阅资料得知PTA的溶解度：25℃时0.25g、50℃时0.97g、95℃时7.17g．得到的粗产品中有部分不溶性杂质，请简述实验室中提纯PTA的实验方案：将粗产品溶于适量热水中，趁热过滤，冷却结晶，过滤出晶体．

分析 （1）烃X的物质的量为$\frac{2.12g}{106g/mol}$=0.02mol，生成二氧化碳为$\frac{7.04g}{44g/mol}$=0.16mol，生成水为$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，则分子中N（C）=$\frac{0.16mol}{0.02mol}$=8、N（H）=$\frac{0.1mol×2}{0.02mol}$=10，故X的分子式为C8H10，X的红外光谱测定含有苯环，属于苯的同系物，而1H核磁共振谱有2个峰，其面积之比为2：3，则X为；
（2）通过仪器分析得相对分子质量的方法为质谱法；
（3）X与浓硝酸发生取代反应，由于硝酸足量，苯环上H原子全部为羟基取代；
（4）X的同分异构体符合下列条件：①芳香烃，②苯环上一氯代物有三种，苯环上有3种H原子，为乙苯或间二甲苯；
（5）PTA的溶解度随温度升高而变大，且粗产品中杂质不溶于水，所以可以较高温度溶解，趁热过滤，结晶析出晶体．

解答 解：（1）烃X的物质的量为$\frac{2.12g}{106g/mol}$=0.02mol，生成二氧化碳为$\frac{7.04g}{44g/mol}$=0.16mol，生成水为$\frac{1.8g}{18g/mol}$=0.1mol，则分子中N（C）=$\frac{0.16mol}{0.02mol}$=8、N（H）=$\frac{0.1mol×2}{0.02mol}$=10，故X的分子式为C8H10，X的红外光谱测定含有苯环，属于苯的同系物，而1H核磁共振谱有2个峰，其面积之比为2：3，则X为，名称为对二甲苯，
故答案为：C8H10；对二甲苯；
（2）步骤二通过仪器分析得知X的相对分子质量，该方法称为质谱法，
故答案为：质谱法；
（3）X与足量浓硝酸和浓硫酸混合物反应的化学方程式：，
故答案为：；
 （4）X的同分异构体符合下列条件：①芳香烃，②苯环上一氯代物有三种，符合条件的同分异构体有：、，
故答案为：、；
（5）PTA的溶解度随温度升高而变大，且粗产品中杂质不溶于水，提纯PTA的实验方法：将粗产品溶于适量热水中，趁热过滤，冷却结晶，过滤出晶体，
故答案为：将粗产品溶于适量热水中，趁热过滤，冷却结晶，过滤出晶体．

点评 本题考查有机物结构式的确定、限制条件同分异构体书写、物质的分离提纯，注意有机物研究的一般方法与步骤，难度中等．

练习册系列答案
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5．盐泥是氯碱工业中的废渣，主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐（含少量铁、铝、钙的盐）．实验室以盐泥为原料制取MgSO4•7H2O的实验过程如下：

已知：①室温下Ksp[Mg（OH）2]=6.0×10-12．②在溶液中，Fe2+、Fe3+、Al3+从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示．

（1）在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及煮沸的目的是为了提高Mg2+的浸取率．
（2）若室温下的溶液中Mg2+的浓度为6.0mol•L-1，则溶液pH≥8才可能产生Mg（OH）2沉淀．
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（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO4•7H2O晶体的实验步骤依次为①向滤液Ⅱ中加入NaOH溶液；②过滤，得沉淀；③向沉淀中加足量稀硫酸；④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品．
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6．下列有关电解质溶液的说法正确的是（　　）
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请填写：
（1）试剂：a．饱和的Na2CO3溶液，b．稀H2SO4．
（2）操作：①分液；②蒸馏；③蒸馏．
（3）分离所得物质的名称：
A乙酸乙酯，B乙醇、乙酸钠及过量的碳酸钠溶液，C乙酸钠溶液和Na2CO3溶液，D乙酸和硫酸钠溶液（及H2SO4），E乙醇．
10．下列式子中，属于水解反应的是（　　）
A．HCO3-+H2O?H3O-+CO32-B．CO32-+H2O?HCO3-+OH-
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A．B．C．D．
7．下列各物质溶液显酸性的是（　　）
A．NaHCO3B．CH3COONaC．NaClD．NH4Cl
4．研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义．
（1）已知拆开1molH2、1molO2和液态水中1molO-H键使之成为气态原子所需的能量分别为436kJ、496kJ和462kJ；CH3OH（g）的燃烧热为627kJ•mol-1则CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（l）△H=-93kJ•mol-1
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①该反应平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）}{{c}^{2}（C{O}_{2}）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
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（2）元素N的一种常见的可溶性盐溶液呈碱性，其原因是（用离子方程式表示）：AlO2-+2H2O?Al（OH）3+OH-；
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（5）乙溶液中所有离子的浓度等式表达式为c（NH4+）+c（H+）=2c（CO32-）+c（HCO3-）+c（OH-）．

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