- 芳香烃
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已知某醇燃料含有碳、氢、氧三种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比,可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧,并使产生的气体全部通入如图所示的装置,得到如下表所列的实验结果(假设产生的气体完全被吸收):
根据实验数据求:
(1)实验完毕后,生成物中水的质量为________ g,
假设广口瓶里生成一种正盐,其质量为________ g;
(2)生成的水中氢元素的质量为________ g;
(3)生成的二氧化碳中碳元素的质量为________ g;
(4)该燃料中碳元素与氢元素的质量比为________;
(5)已知这种醇的每个分子中含有一个氧原子,则该醇的分子式为__________,结构简式为_______________________________。
正确答案
(1)1.8 5 (2)0.2 (3)0.6 (4)3∶1
(5)CH4O CH3OH
(1)m(H2O)=102.9 g-101.1 g=1.8 g
m(CO2)=314.2 g-312.0 g=2.2 g
则n(CaCO3)=n(CO2)=0.05 mol
m(CaCO3)=5 g
(2)m (H)=m(H2O)×=1.8 g×
=0.2 g
(3)m(C)=m(CO2)×=2.2 g×
=0.6 g
(4)m(C)∶m(H)=0.6 g∶0.2 g=3∶1
(5)该燃料分子中C、H的原子个数比为:
N(C)∶N(H)=∶
=1∶4。
据碳四价的原则可知,当有机物分子中的碳氢原子个数比为1∶4时,分子中只能含CH4,而不能为CH4的整数倍,又因为每个分子中含有一个氧原子,则该醇的分子式为CH4O,结构简式为CH3OH。
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、水蒸气。相关方案及有关数据如下(图中的箭头表示气体的流向,实验前系统内的空气已排除)。
试回答:
(1)通过计算求出A的实验式(最简式)。
(2)根据所学知识,你认为气态烃A只能是哪种物质?你的根据是什么?
正确答案
(1)CH3 (3分) (2)乙烷 (3分)
试题分析:(1)烃A的三种燃烧产物的物质的量分别为:
n(H2O)=16.2g÷18g·mol-1=0.9mol
n(CO2)=17.6g÷44g·mol-1=0.4mol
n(CO)=8.8g÷44g·mol-1=0.2mol
故所取A中含C原子的物质的量为:n(C)=0.4mol+0.2mol=0.6mol
含氢原子的物质的量为:n(H)=0.9mol×2=1.8mol
C、H 原子个数比为:N(C):N(H)=0.6:1.8=1:3
所以烃A的实验式为CH3
(2)根据实验式可假设烃A的分子式为CnH3n
n=1时,烃A的分子式为CH3,按价键理论,这种烃不存在
n=2时,烃A的分子式为C2H6 ,为乙烷,此时分子中氢原子数已达到饱和,所以烃A只能是乙烷
点评:该题属于中等难度试题的考查,在注重对基础知识巩固和训练的同时,侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练,旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力,有利于培养学生的逻辑推理和规范答题能力。该题的关键是利用好原子守恒,并能结合数学中上的讨论法灵活运用即可。
(16分)
(I)下述反应中,属于氧化反应的是_______属于取代反应的是_______属于加成反应的是_______(填序号)
①乙醇与酸性重铬酸钾溶液的反应
②乙烷在光照条件下与氯气反应
③乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
④乙烯使溴水褪色
⑤苯与浓硝酸浓硫酸混合共热制取硝基苯
⑥油脂在酸或碱催化条件下的水解反应
⑦苯在一定条件下与氢气的反应
(II)苹果酸 常用于汽水、糖果的添加剂
(1)写出苹果酸中官能团的名称_____________________
(2)写出苹果酸分别与下列物质反应的化学方程式(有机物用结构简式表示)
①与Na的反应______________________________________________
②与Na2CO3的反应__________________________________________
(III)写出实现下列转化的化学方程式(有机物用结构简式表示)
乙醇的催化氧化_______________________________________________
制乙酸乙酯___________________________________________________
正确答案
(I)①③ ②⑤⑥ ④⑦ (各2分,共6分)
(II)
(1) 羟基 羧基 (各1分,共2分)
(2)
①2HOOC-CH(OH)-CH2-COOH + 6Na → 2NaOOC-CH(ONa)-CH2-COONa + 3H2↑ (2分)
②HOOC-CH(OH)-CH2-COOH + Na2CO3 → NaOOC-CH(OH)-CH2-COONa + CO2↑ + H2O (2分)
(III) 2CH3CH2OH + O2 2CH3CHO + 2H2O (2分)
CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOC2H5 + H2O (2分)
试题分析:
(Ⅰ)
取代反应是有机物中的原子或原子团被其他的原子或原子团代替的反应,特点是:有去有回;氧化反应指有机物中去氢原子或者加氧原子的反应,也可指物质的燃烧反应;加成反应指的是有机物中的不饱和键被加成试剂原子加成为饱和键的反应,加成反应特点是:有去无回.
(Ⅱ)
由题中结构可知其含有羟基,其为酸必含有羧基。
酸与钠反应放出氢气和盐,酸与碳酸钠的反应生成二氧化碳、水和盐。
(Ⅲ)
乙醇催化氧化生成乙醛
酸与醇发生酯化反应生成酯,乙酸乙酯应有乙醇和乙酸反应生成
某有机物A的蒸汽与相同状况下同体积氢气的质量比是30,取有机物A 6.0 g完全燃烧后,生成0.2 mol CO2和0.2 mol H2O。此有机物既可与金属钠反应,又可与氢氧化钠和碳酸钠反应。
(1)计算有机物A的分子式。
(2)根据该有机物A的性质,写出其结构简式。
正确答案
(1)C2H4O2 (2)CH3COOH
试题分析:(1)在相同状况下与H2的质量比是30
则A的摩尔质量M(A)=2g/mol×30=60 g/mol
m(A)=6 g
所以n(A)==
=0.1 mol
由于生成0.2 mol CO2和0.2 mol H2O
根据反应前后C和H的元素守恒可知
1个A分子中有C原子2个、H原子4个
所以氧原子的个数==2
因此A的分子式应为C2H4O2
(2)由于A既可与金属钠反应,又可与氢氧化钠和碳酸钠反应,所以A是羧酸,即A是乙酸,其结构简式是CH3COOH
(12分)0.01 mol有机物A 在氧气中完全燃烧生成2.2g CO2和1.08g H2O,无其它物质生成。试回答下列问题:
(1)若A为烃,则A的分子式为_____________;若它的一卤代物有4种,此烃的结构简式为: 。用系统法命名为: 。
(2)若A为一元醇且不能被氧气催化氧化。则A的键线式为 ,其名称(系统法命名)为 ,1mol醇A与足量钠反应,可生成H2的体积为 L(标况)
正确答案
⑴C5H12、、2-甲基丁烷
⑵ 、 2 , 2-二甲基-1-丙醇、 11.2L
2.2g CO2和1.08g H2O的物质的量分别是2.2g÷44g/mol=0.05mol、1.08g÷18g/mol=0.06mol。
(1)如果是烃,则根据原子守恒可知,分子式为C5H12。戊烷的同分异构体异戊烷中的氢原子有4中,所以其结构简式为(CH3)2CHCH2CH3,其名称是2-甲基丁烷。
(2))若A为一元醇,则是戊醇。由于不能被氧气催化氧化,说明羟基碳原子上没有氢原子,所以是2-二甲基-1-丙醇,其键线式为。1mol一元醇只能生成0.5mol氢气,在标准状况下的体积是11.2L。
(10分)李比希曾用下列装置测定有机物中碳、氢含量。现称取a mg有机物样品利用该装置进行碳、氢含量测定,最终发现盛有高氯酸镁的吸收管增重b mg,盛有碱石棉的吸收管增重c mg。
试回答:
(1) a mg有机物样品应置于该装置中 处(填序号,(2)同);
(2) 加热时,应先加热 处,后加热 处;
(3) 装置中氧化铜的作用是 ;高氯酸镁的作用是
;碱石棉的作用是 。
(4) 该有机物中碳的质量分数为 ;氢的质量分数为 。
正确答案
(1) 铂小舟皿;(2) 氧化铜(燃烧炉),铂小舟皿(有机样品) ;
(3) 高温下氧化有机物,生成水和二氧化碳; 吸收水;吸收二氧化碳 。
(4) ;
略
由碳、氢、氧三种元素组成的某有机物,分子中共含有10个原子,其原子
核外共有32个电子,lmol该有机物在氧气中完全燃烧时需要4molO2,回答:
(1)求该有机物的分子式。
(2)若该有机物可使溴水褪色,但不发生银镜反应,取2mol该有机物与足量钠反应,
能产生22.4L H2(标准状况),则该有机物的结构简式可能是什么?
(3)若该有机物能发生银镜反应,则其结构简式是什么? 并写出该有机物发生银镜反应的化学方程式。
正确答案
(1) C3H6O (2) CH=CH-CH2OH (3) CH3CH2CHO
CH3CH2CHO + 2Ag(NH3)2OH CH3CH2COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O
试题分析:(1)设该有机物的分子式为CxHyOz,因为分子中共含有10个原子,所以x+y+z=10,其原子,核外共有32个电子,即6x+y+8z=32;lmol该有机物在氧气中完全燃烧时需要4molO2,故x+y/4-z/2=4,联立得到:
,
解得,x=3,y=6,z=1,所以该有机物的分子式为:C3H6O;
(2)若该有机物可使溴水褪色,但不发生银镜反应,又有机物的分子式为:C3H6O,其不饱和度为1,所以该有机物含有碳碳双键,2mol该有机物与足量钠反应,能产生22.4L H2(标准状况),说明该有机物含有羟基,故该有机物的结构简式可能为CH=CH-CH2OH,(羟基不能连接在双键上的碳,这样的结构不稳定);(3)若该有机物能发生银镜反应,则该有机物含有醛基,所以其结构简式为:CH3CH2CHO,其发生银镜反应的化学方程为:
CH3CH2CHO + 2Ag(NH3)2OH CH3CH2COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H2O。
点评:本题考查了有机物分子式、结构简式的确定,本题综合性好,难度中等。
(7分)6.0 g某有机物A完全燃烧后,生成标况下的CO2 6.72 L和7.2 g H2O,测得该化合物的蒸气对氢气的相对密度是30,求该化合物的分子式。
正确答案
化合物的蒸气对氢气的相对密度是30
所以相对分子质量是30×2=60
所以6.0g有机物的物质的量是0.1mol
标况下的CO2 6.72 L,其物质的量是6.72L÷22.4L/mol=0.3mol
7.2 g H2O是7.2g÷18g/mol=0.4mol
因此根据原子守恒可知,有机物中碳、氢原子的个数是3和8
所以氧原子的个数是
因此有机物的分子式是C3H8O。
考查有机物分子式的确定。
(8分)某有机物A分子式为CxHyOz,15gA完全燃烧生成22gCO2和9gH2O。
(1)求该有机物的最简式
(2)若A是一种无色具有强烈刺激气味的气体,具有还原性,则其结构简式是_____________。
(3)若A和Na2CO3混合有气体放出,和醇发生酯化反应,则A的结构简式为:_________。
(4)若A是易挥发有水果香味的液体,能发生水解的反应,则其结构简式为:___________。
正确答案
(1)CH2O (2)HCHO (3)CH3COOH (4)HCOOCH3
(1)m(CO2)= 22g,n(CO2)=0.5mol,n(C)=0.5mol,则m(C)=6g;
m(H2O)= 9g,n(H2O)=0.5mol,n(H)=1mol,则m(H)=1g;
则在15gA中,m(O)= 15g-6g-1g=8g,n(O)=0.5mol;
N(C):N (H):N(O)= 0.5mol:1mol:0.5mol=1:2:1
所以,该有机物的最简式为CH2O
则分子式为(CH2O)n
(2) n=1,为甲醛
(3)n=2,为乙酸(CH3COOH)
(4) n=2,为甲酸甲酯(HCOOCH3)
(1)能用来鉴别蛋白质、淀粉和肥皂水的一种物质是 。
(2)制造普通玻璃的主要原料是:纯碱、石灰石和石英,在玻璃窑中强热时的主要反应是 , 。
(3)塑料、橡胶、光导纤维是现代生活中常用的材料。上述三种材料中属于有机高分子材料的是 。
光导纤维的化学成分是(填化学式) 。
⑷阿司匹林又称乙酰水杨酸,是一种解热、镇痛、消炎药物。阿司匹林分子中含4.5%氢、35.5%氧、60%碳,其相对分子质量为180。
阿司匹林分子式CxHyOz中,x∶y∶z= 。
正确答案
(1)碘水(2) (3)塑料、橡胶 SiO2 (4)9:8:4
试题分析:鉴别蛋白质、淀粉和肥皂水的一种物质是碘水。蛋白质遇碘水无变化,淀粉遇碘水变蓝色,肥皂水遇碘水黄色变浅甚至褪去。(2)制造普通玻璃时,在玻璃窑中发生的主要反应是Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑.(3)塑料、橡胶、光导纤维是现代生活中常用的材料。塑料、橡胶是有机合成材料;光导纤维的成分是二氧化硅(SiO2),属于无机非金属材料。阿司匹林中各种元素的个数比为n(C):n(H):n(O)={(180×60%)÷12}:{(180×4.5%)÷1}:{(180×35.5%)÷16}=9:8:4.所以阿司匹林的分子式是C9H8O4.
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