Question

18．為測(cè)定某有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
[分子式的確定]
（1）將有機(jī)物A置于氧氣流中充分燃燒，實(shí)驗(yàn)測(cè)得：生成9.0g H₂O和17.6g CO₂，消耗氧氣13.44L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．則該物質(zhì)的最簡(jiǎn)式是C₄H₁₀O，能否據(jù)此確定該有機(jī)物的分子式（若能則寫出其分子式，若不能請(qǐng)說明理由）C₄H₁₀O
（2）根據(jù)價(jià)鍵理論，預(yù)測(cè)A可能的結(jié)構(gòu)7種（不考慮立體異構(gòu)）．
[結(jié)構(gòu)式的確定]
（3）經(jīng)測(cè)定，有機(jī)物A分子內(nèi)有2種不同環(huán)境的氫原子，且A能與金屬鈉反應(yīng)放出氣體，則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為C（CH₃）₃OH．
[性質(zhì)實(shí)驗(yàn)]
（4）A在一定條件下脫水可生成B，B可發(fā)生加聚反應(yīng)生成C，請(qǐng)寫出A轉(zhuǎn)化為B的化學(xué)反應(yīng)方程式：C（CH₃）₃OH$→_{△}^{濃硫酸}$C（CH₃）₂=CH₂↑+H₂O．
（5）體育比賽中當(dāng)運(yùn)動(dòng)員肌肉扭傷時(shí)，隊(duì)醫(yī)隨即用氯乙烷（沸點(diǎn)為12.27℃）對(duì)受傷部位進(jìn)行局部冷凍麻醉．請(qǐng)選用B的某同系物和其他試劑及合適的方法制備氯乙烷，要求原子利用率為100%，寫出制備反應(yīng)方程式：CH₂=CH₂+HCl$\stackrel{催化劑}{→}$CH₃CH₂Cl．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素守恒可判斷有機(jī)化合物中一定含有C和H兩種元素，根據(jù)生成17.6g的二氧化碳中C元素質(zhì)量即為化合物中所含C元素質(zhì)量、生成9.0g的水中H元素質(zhì)量即為化合物中所含H元素質(zhì)量，對(duì)氧元素的確定要根據(jù)二氧化碳和水中的氧元素質(zhì)量之和與氧氣中氧元素的質(zhì)量來分析，若前者大，則有機(jī)化合物有氧元素，兩者相等，則有機(jī)化合物沒有有氧元素，然后求出各自的物質(zhì)的量，計(jì)算該物質(zhì)中各元素的原子個(gè)數(shù)比；根據(jù)碳、氫、氧的價(jià)鍵數(shù)判斷能否據(jù)此確定該有機(jī)物的分子式；
（2）有機(jī)物A的分子式為C₄H₁₀O，可能為醚，也可能為醇，若為醚，根據(jù)可能的烴基進(jìn)行組合判斷同分異構(gòu)體，若為醇，先書寫丁基-C₄H₉異構(gòu)，丁基異構(gòu)數(shù)目等于丁醇的異構(gòu)體數(shù)目；
（3）A能與金屬鈉反應(yīng)放出氣體，為醇，有機(jī)物A分子內(nèi)有2種不同環(huán)境的氫原子，為兩種氫原子，據(jù)此書寫A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（4）醇在濃硫酸加熱的條件下反應(yīng)可以得到烯，烯烴可發(fā)生加聚反應(yīng)；
（5）加成反應(yīng)的原子利用率是100%，乙烯可以和氯化氫發(fā)生加成反應(yīng)生成氯乙烷．

解答 解：（1）n（CO₂）=$\frac{17.6g}{44g/mol}$=0.4 mol，n（H₂O）=$\frac{9.0g}{18g/mol}$=0.5 mol，反應(yīng)中消耗O₂的物質(zhì)的量n（O₂）=$\frac{13.44L}{22.4L/mol}$=0.6mol，
則有機(jī)物中氧原子物質(zhì)的量 n（O）=0.4 mol×2+0.5 mol×1-0.6mol×2=0.1mol，所以該物質(zhì)中C、H、O原子的個(gè)數(shù)比為0.4 mol：（0.5mol×2）：0.1mol=4：10：1最簡(jiǎn)式為C₄H₁₀O，碳為四價(jià)，氫為1價(jià)，氧為二價(jià)，氫的最大飽和鍵數(shù)為2n+2（n為碳數(shù)），C₄H₁₀O中氫數(shù)已經(jīng)飽和，所以能否據(jù)此確定該有機(jī)物的分子式為C₄H₁₀O，
故答案為：C₄H₁₀O；C₄H₁₀O；
（2）有機(jī)物A的分子式為C₄H₁₀O，可能為醚，也可能為醇．
若為醚，可以是CH₃OCH₂CH₂CH₃、CH₃OCH（CH₃）₂、CH₃CH₂OCH₂CH₃，
若為醇，一定屬于飽和一元醇，
丁基-C₄H₉可能的結(jié)構(gòu)有：-CH₂CH₂CH₂CH₃、-CH（CH₃）CH₂CH₃、-CH₂CH（CH₃）₂、-C（CH₃）₃，丁基異構(gòu)數(shù)目等于丁醇的異構(gòu)體數(shù)目，則丁醇的可能結(jié)構(gòu)有4種，分別為：CH₃CH₂CH₂CH₂OH、CH₃CH₂CH（CH₃）OH、（CH₃）₂CHCH₂OH、C（CH₃）₃OH，
故符合條件的同分異構(gòu)體共有7種，
故答案為：7；
（3）A能與金屬鈉反應(yīng)放出氣體，為醇，有機(jī)物A分子內(nèi)有2種不同環(huán)境的氫原子，為兩種氫原子，符合條件的醇為C（CH₃）₃OH，
故答案為：C（CH₃）₃OH；
（4）C（CH₃）₃OH在濃硫酸的作用下發(fā)生消去反應(yīng)，反應(yīng)為：C（CH₃）₃OH$→_{△}^{濃硫酸}$C（CH₃）₂=CH₂↑+H₂O，

故答案為：C（CH₃）₃OH$→_{△}^{濃硫酸}$C（CH₃）₂=CH₂↑+H₂O；
（5）用乙烯制備氯乙烷的原理：CH₂=CH₂+HCl$\stackrel{催化劑}{→}$CH₃CH₂Cl，
故答案為：CH₂=CH₂+HCl$\stackrel{催化劑}{→}$CH₃CH₂Cl．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了分子式的確定和分子結(jié)構(gòu)的確定，注意物質(zhì)的性質(zhì)以及分子式的確定方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．