Question

3．為測試某有機(jī)化合物A的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（1）元素分析：將6.8g有機(jī)物A置于足量氧氣流中充分燃燒，實(shí)驗(yàn)測得：無水CaCl₂增重3.6g，濃K0H溶液增重17.6g．由此確定A的實(shí)驗(yàn)式是C₄H₄O．
（2）質(zhì)譜儀測得A相對分子質(zhì)量為136，則A的分子式是C₈H₈O₂．
（3）紅外吸收光譜表明A中含有苯環(huán)、羧基，則A可能的結(jié)構(gòu)有4種．
（4）A的核磁共振氫譜如圖所示：四種峰面積比為1：2：2：3．則該有機(jī)物A的結(jié)構(gòu)．

Answer 1

分析 （1）無水氯化鈣增重的為水的質(zhì)量，氫氧化鉀溶液增重的為二氧化碳的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$分別計(jì)算出水和二氧化碳的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算出C、H元素的質(zhì)量，再根據(jù)二者的總重量判斷是否含有氧元素，最后計(jì)算出A的實(shí)驗(yàn)式；
（2）根據(jù)A的實(shí)驗(yàn)式及相對分子質(zhì)量確定A的分子式；
（3）A中含有苯環(huán)、羧基，根據(jù)不飽和度判斷含有的官能團(tuán)，然后判斷其可能的結(jié)構(gòu)；
（4）四種峰面積比為1：2：2：3，說明A分子中含有4種H原子，其中3為1個(gè)甲基，1為羧基，據(jù)此判斷A的結(jié)構(gòu)簡式．

解答 解：（1）無水CaCl₂增重3.6g為水的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為：$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，0.2mol水分子中含有0.4molH，含有H的質(zhì)量為：1g/mol×0.4mol=0.4g；
濃K0H溶液增重17.6g為二氧化碳的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為：$\frac{17.6g}{44g/mol}$=0.4mol，0.4mol二氧化碳分子中含有0.4molC，含有碳原子的質(zhì)量為：12g/mol×0.4mol=4.8g，
6.8gA分子中含有C、H元素的總質(zhì)量為：4.8g+0.4g=5.2g＜6.8g，則A分子中含有氧元素，其物質(zhì)的量為：$\frac{6.8g-5.2g}{16g/mol}$=0.1mol，
所以A分子中C、H、O原子的物質(zhì)的量之比為：0.4mol：0.4mol：0.1mol=4：4：1，
故A的實(shí)驗(yàn)式為C₄H₄O，
故答案為：C₄H₄O；
（2）A的實(shí)驗(yàn)式為C₄H₄O，該實(shí)驗(yàn)式的式量為68，質(zhì)譜儀測得A相對分子質(zhì)量為136，則A的分子式是C₈H₈O₂，
故答案為：C₈H₈O₂；
（3）A中含有苯環(huán)、羧基，A的分子式是C₈H₈O₂，A的不飽和度為$\frac{8×2+2-8}{2}$=5，而苯環(huán)的不飽和度為4，羧基的不飽和度為1，說明A分子中不再含有其它不飽和結(jié)構(gòu)；A分子中側(cè)鏈可能為：①1個(gè)-CH₃COOH，②1個(gè)甲基和1個(gè)-COOH，其中②含有鄰、間、對3種結(jié)構(gòu)，所以滿足條件的A含有4個(gè)結(jié)構(gòu)，
故答案為：4；
（4）A的核磁共振氫譜中四種峰面積比為1：2：2：3，A分子中含有8個(gè)H原子，則1應(yīng)該為羧基中的H，3為甲基中H，兩個(gè)2為苯環(huán)H，說明A分子中含有的甲基和羧基，且在苯環(huán)的對位碳上，所以A的結(jié)構(gòu)簡式為：，
故答案為：．

點(diǎn)評 本題考查了有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，題目難度中等，明確常見有機(jī)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握質(zhì)量守恒定律在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．