Question

李比希是 19 世纪最著名和最有成果的化学家。他的贡献之一就是发明了燃烧法测定有机物化学组成。

Ⅰ.某物质完全燃烧后生成二氧化碳和水，现取 3.0g 该物质利用李比希法进行组成测定，无水氯化钙增重 1.8g，浓氢氧化钾溶液增重 4.4g，则该物质的最简式为_________________；

Ⅱ.多种物质符合此最简式，若要确定具体的物质，还需辅助其它的测量手段。

(1)若物质 A 的质谱图如图所示：

①则 A 的相对分子质量为_____________________；

②若将 A 加入到紫色石蕊试液中变红，则 A 的结构简式为________________；

(2)若测定物质 B 的蒸气密度是相同状况下 H₂ 的 45 倍

①则 B 的分子式为__________________；

②测定 B 的红外光谱图有 C=O 键、O—H 键、不对称—CH₂—等的振动吸收峰，其核磁共振氢谱如图所示，B 的结构简式为_________________；

③取一定量的B物质平均分成2份，一份与足量的NaHCO₃作用，一份与足量的Na作用，则产生的CO₂与H₂的体积比为___；

(3)若测定 C 物质的相对分子质量为 180，且 C 为淀粉水解的最终产物，并且在一定条件下， C 能与上述的 A 物质发生如下转化关系：

①请写出 D 变成 E 的化学方程式___________________；

②已知 G 物质为 D 物质的同系物，相对分子质量比 D 大 14，且其核磁共振H谱显示 3 组峰，面积比为 6：1：1，请写出 G 与 A 发生酯化反应的方程式____________，

Ⅲ.分别将等质量的上述A、B、C三种物质与足量的氧气反应，它们实际消耗氧气的物质的量之比为____。

Answer

CH2O 60 CH3COOH C3H6O3 CH2(OH)CH2COOH 1:1 2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O CH3CH(OH)CH3+CH3COOH CH3COOCH(CH3)2+ H2O 1:1:1

【解析】

Ⅰ.根据该物质燃烧生成的二氧化碳和水的质量分别计算C、H元素的物质的量、质量，再结合该物质的质量判断有无O元素，及其物质的量，从而确定最简式；

Ⅱ.(1)②由A 的相对分子质量及最简式确定分子式，再根据其性质确定其结构简式；

(2)①根据阿伏加德罗定律的推论确定B的相对分子质量，再结合最简式确定分子式；

②根据B的红外光谱图确定的化学键或官能团信息以及其核磁共振氢谱确定B的结构简式；

③根据CH2(OH)CH2COOH分别与NaHCO3和Na反应的特点进行分析；

(3)根据C物质的相对分子质量和最简式确定分子式，再根据C为淀粉水解的最终产物，确定C为葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下生成D为乙醇CH3CH2OH，乙醇发生催化氧化生成E为乙醛CH3CHO，乙醛继续被氧化生成A为乙酸CH3COOH，乙醇和乙酸发生酯化反应生成F为乙酸乙酯CH3COOCH2CH3，据此分析解答；

Ⅲ.最简式相同的有机物质量相等，完全燃烧耗氧量相等。

Ⅰ.某物质完全燃烧后生成二氧化碳和水，该物质中一定含有C、H元素，可能含有O元素，现取 3.0g 该物质利用李比希法进行组成测定，无水氯化钙增重 1.8g，则，n(H)=0.2mol，m(H)=0.2g，又浓氢氧化钾溶液增重4.4g，则，n(C)=0.1mol，m(C)=1.2g，则m(O)=3.0g- m(H)- m(C)=3.0g-0.2g-1.2g=1.6g，，故n(C)：n(H)：n(O)=0.1mol：0.2mol：0.1mol=1:2:1，则该物质的最简式为CH2O；

Ⅱ.(1)①由物质 A 的质谱图可知 A 的相对分子质量为60；

②A 的相对分子质量为60，最简式为CH2O(式量为30)，则分子式为C2H4O2，若将 A 加入到紫色石蕊试液中变红，则A中含有羧基，A应为乙酸，则 A 的结构简式为CH3COOH；

(2)①由同温同压下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比可知，若测定物质 B 的蒸气密度是相同状况下 H2 的 45 倍，则B的相对分子质量为90，最简式为CH2O，则分子式为C3H6O3；

②测定 B 的红外光谱图有 C=O 键、O—H 键、不对称—CH2—等的振动吸收峰，由其核磁共振氢谱可知，B中含有4种等效氢原子，且个数比为2:2:1:1，故B的结构简式为CH2(OH)CH2COOH；

③CH2(OH)CH2COOH中羧基可以与NaHCO3反应生成CO2，且符合关系式CH2(OH)CH2COOH~CO2，羟基和羧基均可以与Na反应生成氢气，且符合关系式CH2(OH)CH2COOH~H2，故取一定量的B物质平均分成2份，一份与足量的NaHCO3作用，一份与足量的Na作用，产生的CO2与H2的体积比为1:1；

(3)若测定 C 物质的相对分子质量为180，最简式为CH2O，则分子式为C6H12O6，且 C 为淀粉水解的最终产物，则C为葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下生成D为乙醇CH3CH2OH，乙醇发生催化氧化生成E为乙醛CH3CHO，乙醛继续被氧化生成A为乙酸CH3COOH，乙醇和乙酸发生酯化反应生成F为乙酸乙酯CH3COOCH2CH3，

①乙醇发生催化氧化生成乙醛，反应的化学方程式为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O；

②已知 G 物质为 D 物质的同系物，相对分子质量比 D 大 14，则G为丙醇，且其核磁共振H谱显示 3 组峰，面积比为 6：1：1，则G为2-丙醇，结构简式为CH3CH(OH)CH3，其与CH3COOH发生酯化反应的化学方程式为CH3CH(OH)CH3+CH3COOH CH3COOCH(CH3)2+ H2O；

Ⅲ.因为A、B、C的最简式相同，则等质量的A、B、C所含有的C、H、O元素的质量相等，则分别将等质量的上述A、B、C三种物质与足量的氧气反应，它们实际消耗氧气的物质的量相等，即比值为1:1:1。