Question

某化學實驗小組打算用燃燒法測定某氨基酸（CxHyNzOp）的分子組成．取m g 該氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成CO₂、H₂O和N₂，并維持產(chǎn)物為氣體（圖中箭頭表示氣體流向，各裝置中所加藥品均為足量）．

（1）實驗裝置中B、C中應放入的藥品分別是

 

、

 

（填名稱）．
（2）為了獲得更準確的實驗結果，開始時必須先通入一段時間氧氣 要進行一項操作，這樣做的目的是

 

．
（3）通過實驗測定出該氨基酸中氮元素的質量分數(shù)為15.73%，已知其相對分子質量不超過100，則它的相對分子質量為

 

（取整數(shù)值），寫出該氨基酸的分子式：

 

．再寫出該氨基酸的同分異構體的結構簡式：

 

．

Answer 1

考點：有關有機物分子式確定的計算

專題：烴及其衍生物的燃燒規(guī)律

分析：（1）（2）實驗原理為：氨基酸燃燒生成N₂、CO₂和H₂O，H₂O（g）被B瓶中濃H₂SO₄吸收，CO₂被C管中堿石灰吸收，D管中Cu網(wǎng)可以吸收未反應的O₂．這樣，進入E瓶的只有N₂，排入F量筒中水的體積就是生成的N₂的體積．測出生成的CO₂、H₂O（g）的質量及N₂的體積，確定分子中三種元素原子個數(shù)比，由此確定最簡式．再結合氨基酸相對分子質量可求氨基酸的分子式，為防止影響實驗結果，開始應排盡裝置內(nèi)的空氣；
（3）該氨基酸中N原子最大數(shù)目=

100×15.73%

14

=1.1，故該氨基酸分子中含有1個N原子，則該氨基酸的相對分子質量=

14

15.73%

=89，由相對分子質量可知，該氨基酸只能含有1個-COOH，含有1個N原子，只能含有一個-NH₂，利用殘余法確定去掉羧基、氨基后剩余基團相對分子質量，確定剩余基團組成，據(jù)此確定分子式，書寫可能的結構．

解答： 解：實驗原理為：氨基酸燃燒生成N₂、CO₂和H₂O，H₂O（g）被B瓶中濃H₂SO₄吸收，CO₂被C管中堿石灰吸收，D管中Cu網(wǎng)可以吸收未反應的O₂．這樣，進入E瓶的只有N₂，排入F量筒中水的體積就是生成的N₂的體積．測出生成的CO₂、H₂O（g）的質量及N₂的體積，確定分子中三種元素原子個數(shù)比，由此確定最簡式．再結合氨基酸相對分子質量可求氨基酸的分子式，為防止影響實驗結果，開始應排盡裝置內(nèi)的空氣；
（1）由上述實驗原理可知，實驗裝置中B、C中應放入的藥品分別是：濃硫酸、堿石灰，
故答案為：濃硫酸；堿石灰；
（2）開始裝置中有空氣，會影響氮氣體積的測定，開始時必須先通入一段時間氧氣的目的是：排盡裝置內(nèi)的空氣，避免裝置中的空氣對實驗結果產(chǎn)生影響，
故答案為：排盡裝置內(nèi)的空氣，避免裝置中的空氣對實驗結果產(chǎn)生影響；
（3）該氨基酸中N原子最大數(shù)目=

100×15.73%

14

=1.1，故該氨基酸分子中含有1個N原子，則該氨基酸的相對分子質量=

14

15.73%

=89，由相對分子質量可知，該氨基酸只能含有1個-COOH，含有1個N原子，只能含有一個-NH₂，故剩余基團相對分子質量=89-45-16=28，剩余基團組成為C₂H₄，故該氨基酸分子式為C₃H₇NO₂，可能的結構簡式為：CH₃CH（NH₂）COOH、CH₂（NH₂）CH₂COOH，
故答案為：89；C₃H₇NO₂；CH₃CH（NH₂）COOH、CH₂（NH₂）CH₂COOH．

點評：本題考查燃燒法確定有機物分子組成，注意根據(jù)原子守恒法來解答，難度中等，關鍵在于理解實驗原理，注意利用殘余法確定有機物組成．