Question

化学上常用燃烧法测定有机物的分子式，这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物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。

实验探究小组称取一定质量的样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），进行实验,通过测定产生的CO₂和水的质量确定有机物的组成，请回答下列问题：

（1）C中浓硫酸的作用是除去氧气中的水蒸气，实验装置的连接顺序应是：___________（每种装置只用一次）；

（2）实验数据记录和处理

物理量实验序号	燃烧有机物的质量	①	②
实验前质量	实验后质量	实验前质量	实验后质量
1	m1	m2	m3	m4	m5

上表中①、②分别指哪个装置？____________ 、 _____________。

（3）若实验准确称取4.4 g样品，经燃烧后测得产生CO₂8.8 g，水蒸气3.6g。要确定该有机物的分子式，还必须知道的数据是________；

（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___________，与该有机物相对分子质量相同的烃的一氯代物有_____种。

Answer

D→C→E→B→A B A 样品的摩尔质量 CH3CHO 2

【解析】

实验原理是通过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、E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。

（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，所选装置的连接顺序应是：D→C→E→B→A。

（2）根据分析可知，有机物燃烧生成水的质量用无水氯化钙的质量变化确定，生成二氧化碳的质量用碱石灰的质量变化确定，而碱石灰能够吸收水和二氧化碳，所以应该先用B无水氯化钙测定水的质量，然后用A碱石灰测定二氧化碳的质量，故①、②分别指的装置为B、A。

（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，根据质量守恒，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，需要再知道样品的摩尔质量。

（4）4.4g该有机物燃烧生成二氧化碳8.8g，二氧化碳的物质的量为：＝0.2mol，则m（C）＝12g/mol×0.2mol＝2.4g。生成水3.6g，产生水的物质的量为＝0.2mol，则m（H）＝1g/mol×0.2mol×2＝0.4g，由于m（C）+m（H）＝2.4g+0.4g＝2.8g＜4.4g，则该有机物分子中一定含有氧元素，含有氧原子的物质的量为：＝0.1mol。相同条件下，若该有机物蒸气对氢气的相对分子质量为22，则其相对分子质量为：2×22＝44，4.4g该有机物的物质的量为：＝0.1mol，该有机物分子中含有C、H、O原子数为：N（C）＝0.2mol÷0.1mol＝2、N（H）＝0.4mol÷0.1mol＝4、N（O）＝0.1mol÷0.1mol＝1，所以该有机物的分子式为：C2H4O；该有机物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，则该有机物的结构简式为：CH3CHO；该有机物的相对分子质量为44，根据商余法：44÷14=3…2，则与该有机物相对分子质量相同的烃为丙烷：C3H8，丙烷分子中含有2种等效氢原子，其一氯代物有2种。