Question

13．中国石油天然气勘探开发公司位于尼日尔的分支机构CNPC-尼日尔石油公司，日前在该国东部最新发现了2900万桶的石油储量，勘探小组在石油样品中发现一种烃的含氧衍生物．可用如图所示装置确定其分子式和其组成．（不考虑空气进入装置）

回答下列问题：
（1）A中发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（2）B装置的作用是吸收氧气中的水蒸气，燃烧管C中CuO的作用是使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO₂和H₂O．
（3）产生氧气按从左向右流向，燃烧管C与装置D、E连接．现甲、乙两位同学提出了两种连接方案．
方案1 甲同学认为连接顺序是：C→E→D
方案2 乙同学认为连接顺序是：C→D→E
请你评价两种连接方案，判断哪种方案正确并说明理由．方案1，先要用无水CaCl₂吸收H₂O，再用碱石灰吸收CO₂．
（4）准确称取1.8g烃的含氧衍生物X的样品，经充分燃烧后，D管质量增加2.64g，E管质量增加1.08g，实验测得X的蒸气密度是同温同压下氢气密度的45倍，则X的分子式为C₃H₆O₃，1molX分别与足量Na、NaHCO₃反应放出的气体在相同条件下的体积比为1：1，X可能的结构简式为HOCH₂CH₂COOH、CH₃CH（OH）COOH．

Answer 1

分析 （1）A装置是用来制取氧气的，该装置的特点是：固液不加热型；
（2）B装置的作用是干燥气体；使有机物不完全燃烧的产物（CO、H₂）进行再次氧化；
（3）先要用无水CaCl₂吸收H₂O，再用碱石灰吸收CO₂；
（4）依据元素守恒先该有机物的实验式，再根据X的蒸气密度求出分子量进而求出分子式；根据反应判断含有的官能团，然后写出结构简式．

解答 解：（1）由题意可知，A装置是用来制取氧气的，该装置的特点是：固液不加热型．故可用双氧水和二氧化锰反应，也可以是过氧化钠与水反应，
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（2）B装置的作用是吸收氧气中的水蒸气，燃烧管C中CuO的作用是使有机物不完全燃烧的产物（CO、H₂）进行再次氧化使其全部转化为CO₂和H₂O，
故答案为：吸收氧气中的水蒸气；使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO₂和H₂O；
（3）由于碱石灰既能吸收CO₂，又能吸收H₂O，而无水CaCl₂只能吸收H₂O，故先要用无水CaCl₂吸收H₂O，再用碱石灰吸收CO₂，
故答案为：方案1；先要用无水CaCl₂吸收H₂O，再用碱石灰吸收CO₂；
（4）D管质量增加2.64g，即m（CO₂）=2.64g，n（CO₂）=0.06mol；E管质量增加1.08g，即m（H₂O）=1.08g，n（H₂O）=0.06mol；依据元素守恒可知有机物中的n（C）=n（CO₂）=0.06mol，n（H）=2n（H₂O）=0.12mol，从而可推出含氧元素的质量为：1.8g-0.72g-0.12g=0.96g，n（O）=$\frac{0.96g}{16g/mol}$=0.06mol，n（C）：n（H）：n（O）=1：2：1，该有机物的实验式是CH₂O；实验测得X的蒸气密度是同温同压下氢气密度的45倍，M（x）=90，设X的分子式为（CH₂O）_n，可得：30n=90，n=3，则X的分子式为C₃H₆O₃，由1molX分别与足量Na、NaHCO₃反应放出的气体在相同条件下的体积比为1：1，可知X分别含：一个羧基和羟基，则其结构式有两种：HOCH₂CH₂COOH，CH₃CH（OH）COOH，
故答案为：C₃H₆O₃；HOCH₂CH₂COOH、CH₃CH（OH）COOH．

点评 本题考查了探究物质组成的方法、化学实验方案的评价，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意掌握常见有机物结构与性质，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．