Question

4．化学上常用燃烧法确定有机物的组成，如下图所示装置是用燃烧法确定烃或烃的含氧衍生物分子式的常用装置，这种方法是在电炉加热时用纯氧氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成．

完成下列问题：
（1）A中发生反应的化学方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑）．
（2）B装置的作用是吸收氧气中的水蒸气（或干燥氧气），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的连接顺序是：C→E→D．
（4）反应结束后，从A装置锥形瓶内的剩余物质中分离出固体，需要进行的实验操作是过滤〔蒸发结晶（需与Na₂O₂跟H₂O反应制O₂相对应）〕．
（5）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，则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，则X的分子式为C₃H₆O₃，1mol X分别与足量Na、NaHCO ₃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CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH．

Answer 1

分析 实验原理是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用于制备氧气、B为干燥装置、C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，D吸收二氧化碳、E用于吸收水，确定物质的化学式可借助元素的质量守恒进行解答，以此解答该题．

解答 解：（1）A为固体和液体反应制备氧气的装置，可用过氧化氢和二氧化锰，也可用过氧化钠和水反应制备，方程式为2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑），
故答案为：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑（或2Na₂O₂+2H₂O=4NaOH+O₂↑）；
（2）由以上分析可知B用于吸收氧气中的水蒸气（或干燥氧气），CuO的作用是使有机物充分氧化生成CO₂和H₂O，
故答案为：吸收氧气中的水蒸气（或干燥氧气）；  使有机物不完全燃烧的产物全部转化为CO₂和H₂O；
（3）有机物燃烧生成水和二氧化碳，应先用氯化钙吸收水，然后再用碱石灰吸收二氧化碳，故答案为：E；D；
（4）如用二氧化锰和过氧化氢制备氧气，则固体为二氧化锰，不溶于水，可用过滤的方法分离，如用过氧化钠和水制备氧气，生成氢氧化钠，可用蒸发结晶的方法制备，
故答案为：过滤〔蒸发结晶（需与Na ₂O ₂跟H ₂O反应制O ₂相对应）〕；
（5）D管质量增加2.64g克说明生成了2.64g，n（CO₂）=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol，m（C）=0.06mol×12g/mol=0.72g；
E管质量增加1.08g，说明生成了1.08g的水，n（H₂O）=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol，m（H）=0.06mol×2×1g/mol=0.12g；
从而可推出含氧元素的质量为：1.8g-0.72g-0.12g=0.96g，n（O）=$\frac{0.96g}{16g/mol}$=0.06mol，
N（C）：N（H）：N（O）=0.06mol：0.12mol：0.06mol=1：2：1，
故该有机物的实验式为CH₂O，式量为30，
该有机物的相对分子质量为：45×2=90，设分子式为 C_nH_2nO_n，30n=90，解得n=3，故分子式为：C₃H₆O₃；
因 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，则含一个羟基和一个羧基，
故该有机物结构简式为：CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH；
故答案为：CH₂O；C₃H₆O₃；CH₃CH（OH）-COOH、HO-CH₂CH₂-COOH．

点评 本题有机物的推断、物质的分子的测定，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，为高频考点，题目有利于培养学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力，增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．