Question

12．通常用燃烧的方法测定有机物的分子式，可在燃烧室内将有机物样品与纯氧在电炉加热下充分燃烧，根据产品的质量确定有机物的组成．下图所示的是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置．

现准确称取4.4g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经燃烧后A管增重8.8g，B管增重3.6g．请回答：
（1）C管中浓硫酸的作用是除去氧气中的水蒸气；
（2）按上述所给的测量信息，装置的连接顺序应是：DCEBA（每种装置只用一次）；
（3）要确定该有机物的分子式，还必须知道的数据是②；
①C装置增加的质量
②样品的摩尔质量
③CuO固体减少的质量
（4）相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，且它的核磁共振氢谱上有两个峰，其强度比为3：1，试通过计算确定该有机物的结构简式CH₃CHO，与该有机物相对分子质量相同的烃的一氯代物有2种．

Answer 1

分析 （1）（2）实验原理是测定一定质量的有机物完全燃烧时生成CO₂和H₂O的质量，来确定是否含氧及C、H、O的个数比，求出最简式．因此生成O₂后必须除杂（主要是除H₂O）明确各装置的作用是解题的前提，A用来吸收二氧化碳，测定生成二氧化碳的质量，B用来吸收水，测定生成水的质量，C用于干燥通入E中的氧气、D用来制取反应所需的氧气、F是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品；根据一氧化碳能与氧化铜反应，可被氧化成二氧化碳的性质可知CuO的作用是把有机物不完全燃烧产生的CO转化为CO₂；
（3）题中该实验方法只能获得有机物的实验式，要确定有机物的分子式，还要知道有机物的相对分子质量，确定物质的化学式可借助元素的质量守恒进行解答；
（4）根据根据元素守恒和质量守恒计算氧原子的物质的量，计算碳、氢、氧原子个数之比，结合相对分子质量计算分子式，根据等效法判断一氯取代产物的数目．

解答 解：（1）D中生成的氧气中含有水蒸气，应先通过C中的浓硫酸干燥，在E中电炉加热时用纯氧氧化管内样品，生成二氧化碳和水，如有一氧化碳生成，则E中CuO可与CO进一步反应生成二氧化碳，然后分别通入B（吸收水）、A（吸收二氧化碳）中，根据产物的质量推断有机物的组成，则产生的氧气按从左到右流向，所选置的连接顺序应是：D→C→E→B→A，
故答案为：DCEBA；
（2）C用于干燥通入E中的氧气，故答案为：除去氧气中的水蒸气；
（3）根据燃烧规律，可以计算产物二氧化碳以及水的质量，进而计算碳原子和氢原子的数目，根据氧元素守恒，可以计算是否含有氧元素以及氧原子的数目，进而得到有机物的最简式，要确定分子式，需要再知道有机物的相对分子质量，故答案为：②；
（4）相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，所以相对分子质量是44，且它的核磁共振氢谱上有两个峰，即含有两种类型的氢原子，其强度比为3：1，即两种类型的氢原子数目之比是3：1，有机物燃烧后A管增重8.8g，所以产生二氧化碳是0.2mol，B管增重3.6g，所以产生水是0.2mol，根据质量守恒，消耗氧气的质量是：8.8g+3.6g-4.4g=8.0g，即消耗氧气是0.25mol，所以氧原子的物质的量是0.5mol，有机物中含有氧原子的物质的量是0.2mol×2+0.2mol-0.5mol=0.1mol，
所以碳、氢、氧个数之比是2：4：1，相对分子质量是44，含有C、H、O元素且符合条件的有机物是乙醛，结构简式为CH₃CHO，与该有机物相对分子质量相同的烃是C₃H₈，它含有2种等效氢原子，它的一氯代物有2种，故答案为：CH₃CHO；2．

点评 本题考查有机物的分子式的实验测定，题目难度中等，关键在于清楚实验的原理，掌握燃烧法利用元素守恒确定实验式的方法．