Question

4．（1）为测定一种气态烃A的化学式，取标准状况下一定体积的A置于密闭容器中，再通入一定体积的O₂，用电火花引燃，定性实验表明产物是CO₂、CO和水蒸气．相关方案如下：（箭头表示气体流向，实验前系统内空气已排除）

试回答（不要求写计算过程）：
A的实验式（最简式）是C₂H₅，根据所学知识，气态烃A的分子式为C₄H₁₀．
（2）质子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有力手段之一，在所研究的化合物分子中，每一个结构中的等效氢原子的PMR谱中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等效氢原子数成正比．现有某有机物a，化学式为C₆H₁₂．已知该物质可能存在多种结构，a、b、c是其中的三种，请根据下列要求填空：
①a与氢气加成生成2-甲基戊烷，则a的可能结构有4种．
②b能使溴水和酸性高锰酸钾褪色，PMR谱中只有一个信号，则b的结构简式为：（CH₃）₂C=C（CH₃）₂，其命名为：2，3-二甲基-2-丁烯
③c不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能与溴水加成褪色，可萃取溴水中的溴；PMR谱中也只有一个信号，则c的结构简式为：．

Answer 1

分析 （1）浓硫酸增重为生成水的质量，碱石灰增重为燃烧生成二氧化碳的质量，通过碱石灰后的气体燃烧又生成0.88g二氧化碳，说明烃燃烧时有CO生成，计算水的物质的量、二氧化碳总物质的量，根据原子守恒确定烃的实验式，烷烃分子中H原子数目达最大，烷烃通式为C_nH_2n+2，且烃分子中H原子为偶数，进而确定其分子式；
（2）①a的化学式为C₆H₁₂，与氢气加成生成2-甲基戊烷，则a为烯烃，2-甲基戊烷结构简式为（CH₃）₂CHCH₂CH₂CH₃，利用还原碳碳双键方法确定a的可能数目，相连碳原子上均至少含有1个H原子可以形成碳碳双键；
②b能使溴水和酸性高锰酸钾褪色，含有碳碳双键，PMR谱中只有一个信号，分子中只有1种H原子，应含有4个甲基，分别连接碳碳双键上；
③c不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能与溴水加成褪色，不含不饱和键，可萃取溴水中的溴，PMR谱中也只有一个信号，应为环己烷．

解答 解：（1）浓硫酸增重为生成水的质量，其物质的量为$\frac{1.35g}{18g/mol}$=0.075mol，故n（H）=0.15mol，碱石灰增重为燃烧生成二氧化碳的质量，通过碱石灰后的气体燃烧又生成0.88g二氧化碳，说明烃燃烧时有CO生成，二氧化碳总物质的量为$\frac{1.76g+0.88g}{44g/mol}$=0.06mol，即n（C）=0.06mol，则烃分子中N（C）：N（H）=0.06：0.15=2：5，故该烃的实验式为C₂H₅，烷烃分子中H原子数目达最大，烷烃通式为C_nH_2n+2，令该烃分子式为C_2aH_5a，则5a≤4a+2，解得a≤2，由于烃分子中H原子为偶数，a只能取2，故该烃的分子式为：C₄H₁₀，
故答案为：C₂H₅；C₄H₁₀；
（2）①a的化学式为C₆H₁₂，与氢气加成生成2-甲基戊烷，则a为烯烃，2-甲基戊烷结构简式为（CH₃）₂CHCH₂CH₂CH₃，相连碳原子上均至少含有1个H原子可以形成碳碳双键，故符合条件的a的有4种，
故答案为：4；
②b能使溴水和酸性高锰酸钾褪色，含有碳碳双键，PMR谱中只有一个信号，分子中只有1种H原子，应含有4个甲基，分别连接碳碳双键上，则b的结构简式为（CH₃）₂C=C（CH₃）₂，名称为：2，3-二甲基-2-丁烯，
故答案为：（CH₃）₂C=C（CH₃）₂；2，3-二甲基-2-丁烯；
③c不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能与溴水加成褪色，不含不饱和键，可萃取溴水中的溴，PMR谱中也只有一个信号，c应为环己烷，结构简式为，
故答案为：．

点评 本题考查有机物分子式确定、限制条件同分异构体的书写等，（1）中注意利用烃的最简式、结合烷烃的通式判断分子式，难度中等．