Question

某研究性学习小组为确定某蜡状有机物A的结构和性质，他们拟用传统实验的手段与现代技术相结合的方法进行探究。请你参与探究过程：

Ⅰ．实验式的确定

（1）取样品A进行燃烧法测定。发现燃烧后只生成CO₂和H₂O，某次燃烧后，经换算得到了0.125 mol CO₂和2.7g H₂O。据此得出的结论是_______；

（2）另一实验中，取3.4 g蜡状A在3.36 L(标准状况下，下同)氧气中完全燃烧，两者均恰好完全反应，生成2.8 L CO₂和液态水。通过计算确定A的实验式；__________

Ⅱ．结构式确定(经测定A的相对分子质量不超过140)

（3）取少量样品熔化，加入钠有氢气放出，说明A分子中含有_______基；

（4）进行核磁共振，发现只有两个特征峰，且面积比为8:4，再做红外光谱，发现与乙醇一样透过率在同一处波数被吸收。图谱如下：

  

则A的结构简式为_______；

Ⅲ．性质探究

（5）A与浓氢溴酸混合加热发生反应的化学方程式为_______________。

Answer

n(H2O)=2.7g/18g·mol-1 = 0.15mol，N(C): N(H)= n(CO2): n(H2O)×2=0.125 mol: 0.15 mol×2=5:12，A中可能含有O，分子中n(C)∶n(H)＝5∶12，实验式为C5H12Oz(z＝0，1，2，…) n(CO2)=2.8L/22.4L·mol-1=0.125 mol，与(1)中产生的CO2等量，则产生的水n(H2O)=0.15 mol，(依据质量守恒定律求算也可) n(O)=0.1mol，N(C): N(H): N(O)= 0.125 mol: 0.15 mol×2: 0.1 mol=5:12:4，则A的实验式：C5H12O4 羟 C(CH2OH)4 C(CH2OH)4+4HBr C(CH2Br)4+4H2O

【解析】

燃烧产物只有CO2和H2O，则样品中一定有C、H元素，可能有O元素。据样品、CO2和H2O的质量，可计算确定有无氧元素、求得实验式。再由实验式、相对分子质量求出有机物的分子式。最后，根据有机物的化学特性、波谱特征，推断有机物的结构。

（1）燃烧产物只有CO2和H2O，则样品中一定有C、H元素，可能有O元素。n(C)=n(CO2)=0.125 mol，n(H)=n(H2O)×2=(2.7g/18g·mol-1)×2 = 0.3mol，则N(C): N(H)= n(CO2): n(H)=0.125 mol: 0.3 mol=5:12，A实验式为C5H12Oz(z＝0，1，2，…)。

（2）n(CO2)=2.8L/22.4L·mol-1=0.125 mol，与(1)中CO2等量，则n(H2O)=2.7g/18g·mol-1=0.15 mol，n(O)= 0.1mol，N(C): N(H): N(O)= 0.125 mol: 0.15 mol×2: 0.1 mol=5:12:4，则A的实验式C5H12O4；

（3）设A分子式(C5H12O4)n，则Mr=136n<140，仅n=1合理，即A分子式为C5H12O4。A与钠反应放出氢气，说明A分子中含有羟基（A分子中氢原子数已饱和，不可能有羧基）；A核磁共振只有两个吸收峰、且面积比为8:4，即A分子中有两种氢原子且数目之比为8:4；红外光谱图说明A分子中有C－H、O－H、C－O键，故A结构简式为C(CH2OH)4。

（5）A与浓氢溴酸加热时，羟基被溴原子取代，反应的化学方程式C(CH2OH)4+4HBr C(CH2Br)4+4H2O。