Question

某有機物A由C、H、O三種元素組成，其分子中有8個原子、46個質子，將其完全燃燒，在相同條件下測得產物CO₂氣體和水蒸氣的體積比為2：1．另取0.45g有機物A恰好與10mL 1mol?L^-1NaHCO₃溶液完全反應．求：
（1）有機物分子式．
（2）有機物結構簡式．

Answer 1

分析：在相同條件下測得產物CO₂氣體和水蒸氣的體積比為2：1，有機物A中碳原子與氫原子物質的量比為2：2=1：1，
0.45g有機物A恰好與10mL 1mol?L^-1NaHCO₃溶液完全反應，A為羧酸，根據-COOH～NaHCO₃關系式可知，羧基的物質的量就等于碳酸氫鈉的物質的量，然后討論出A的摩爾質量，再寫成分子式和結構簡式．

解答：解：完全燃燒生成的CO₂氣體和水蒸氣的體積比為2：1，有機物A中碳原子與氫原子物質的量比為2：（1×2）=1：1，可設為C_xH_x，
根據關系式：-COOH～NaHCO₃可知，羧基的物質的量n（COOH）=n（NaHCO₃）=0.01L×1mol?L^-1=0.01mol，
A若是一元羧酸，其摩爾質量為：

0.45g

0.01mol

=45g/mol，A的相對分子量為45，減去羧基中的2個氧原子，碳原子和氫原子總數為：6，即3個C原子和3個H原子，
A的質子數為：6×3+1×3+8×2=37≠46，所以A不是一元羧酸，
若A是二元羧酸，A的物質的量為：n（COOH）=

1

2

n（NaHCO₃）=0.05mol，摩爾質量為：

0.45g

0.005mol

=90g/mol，由于A中含有4個氧原子，所以含有氫原子和碳原子總數為：4，即含有2個C原子和2個H原子，A的質子數為：8×4+6×2+1×2=46，故A是二元酸正確，分子式為：C₂H₂O₄，
A若是三元羧酸，A中含有6個氧原子，質子數為8×6=48＞46，故A不可能含有≥3個羧基，
（1）根據以上分析，A的分子式為C₂H₂O₄，答：A的分子式為：C₂H₂O₄；
（2）A中含有2個羧基，所以結構簡式為HOOC-COOH，答：A的結構簡式為：HOOC-COOH．

點評：本題考查利用燃燒法確定有機物分子式、有機物結構的判斷、官能團的性質等，難度中等，掌握原子守恒判斷有機物的分子式方法．