Question

【题目】A是一种含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。已知：A中碳的质量分数为44.1%，氢的质量分数为8.82%；A只含一种官能团，且每个碳原子上最多只连一个官能团；A能与乙酸发生酯化反应，但不能在两个相邻碳原子上发生消去反应。通过计算求：

（1）A的分子式是_____________（写出计算过程），其结构简式是____________________。

（2）写出A与乙酸反应的化学方程式：________________________________________。

（3）27.2gA在空气中充分燃烧时至少需要空气（标况下）多少L；生成的CO2用170ml 10mol/L的NaOH溶液吸收，反应后溶液中溶质的成分是____，其物质的量各是______；

（4）写出所有满足下列3个条件的A的同分异构体的结构简式。①属直链化合物；②与A具有相同的官能团；③每个碳原子上最多只连一个官能团。写出这些同分异构体的结构简式_______________________

Answer 1

【答案】C5H12O4 C(CH2OH)4 C(CH2OH)4+4CH3COOH → C(CH2OOCCH3)4+4H2O 134.4L Na2CO3 0.7mol NaHCO3 0.3mol CH2OH(CHOH)3CH3 CH2OH(CHOH)2CH2CH2OH CH2OHCHOHCH2CHOHCH2OH

【解析】

（1）A中碳的质量分数为44.12%，氢的质量分数为8.82%，则A中氧的质量分数为：1-44.12%-8.82%=47.06%；n(C): n(H): n(O)= ：：=5：12：4；分子式为C5H12O4，A只含有一种官能团，又能与乙酸发生酯化反应，该官能团必为羟基，但该羟基不能在两个相邻碳原子上发生消去反应，故邻位碳原子上应无氢原子，该分子中各原子已达到饱和，4个氧必为4个羟基，综上所述其结构为C（CH2OH）4；

（2）A中含有4个羟基，能够与乙发生酯化反应，根据酯化反应原理写出A和B反应的化学方程式；

（3）根据有机物A的燃烧通式计算出消耗氧气的物质的量，再根据空气中氧气的含量计算出需要空气的体积；根据A的物质的量计算出生成二氧化碳的物质的量，根据n=cV计算出氢氧化钠的物质的量，根据二氧化碳与氢氧化钠的物质的量之比判断反应后溶质的组成，再根据碳原子、钠原子守恒计算出各溶质的物质的量；

（4）根据同分异构体的书写方法、有机物A的分子式及题干条件写出出满足条件的有机物的结构简式。

（1）结合以上分析可知，A的分子式为C5H12O4。A只含有一种官能团，又能与乙酸发生酯化反应，该官能团必为羟基，但该羟基不能在两个相邻碳原子上发生消去反应，故邻位碳原子上应无氢原子，又该分子中各原子已达到饱和，4个氧必为4个羟基，则该有机物的结构简式为：C(CH2OH)4；

（2）结合以上分析可知，A的结构简式为C(CH2OH)4，A中含有4个-OH，1molA可与4mol乙酸完全发生酯化反应，方程式为C(CH2OH)4+4CH3COOH →C(CH2OOCCH3)4+4H2O；

（3）A的燃烧方程式为：C5H12O4+6O2→5CO2+6H20，27.2gA（即0.2mol）在空气中充分燃烧时消耗氧气1.2mol，至少需要空气（标况下）是6mol×22.4L/mol=134.4L；0.2molA完全燃烧生成二氧化碳的物质的量为：0.2mol×5=1mol，170mL10mol/L的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为1.7mol，二氧化碳与氢氧化钠的物质的量为1：1.7，则生成产物为Na2CO3、NaHCO3的混合物，设Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y，根据碳原子、钠原子守恒可得：2x+y=1.7mol、x+y=1mol，解得：x=0.7mol、y=0.3mol，即混合物中含有0.7mol碳酸钠、0.3mol碳酸氢钠；

（4）A的分子式为C5H12O4，①属直链化合物，有机物分子中不含支链；②与A具有相同的官能团，分子中只含有羟基；③每个碳原子上最多只连一个官能团，同一个C原子上不会含有2个羟基，则满足以上条件的有机物的结构简式为： CH2OH(CHOH)3CH3、CH2OH(CHOH)2CH2CH2OH、CH2OHCHOHCH2CHOHCH2OH。