Question

【題目】實(shí)驗(yàn)室用燃燒法測(cè)定某種α- 氨基酸X （CxHyOzNp）的分子組成。取3．34 g X放在純氧中充分燃燒，生成CO2、H2O和N2。現(xiàn)用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（鐵架臺(tái)、鐵夾、酒精燈等未畫出），請(qǐng)回答有關(guān)問題：

（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，首先打開止水夾a，關(guān)閉止水夾b，通一段時(shí)間的純氧氣，這樣做的目的是 ；之后則需關(guān)閉止水夾a，打開止水夾b。

（2）上述裝置中A、D處都需要用酒精燈加熱，操作時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃 處的酒精燈。

（3）裝置D的作用是 。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

①B中濃硫酸增重1．62 g，C中堿石灰增重7．04 g，F(xiàn)中收集到224 mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

②X的相對(duì)分子質(zhì)量為167，它是通過 測(cè)定的（填一種現(xiàn)代化學(xué)儀器）

試通過計(jì)算確定該有機(jī)物X的分子式（寫出計(jì)算過程）。

（5）另取3．34 g X與0．2 mol/L 的NaOH溶液反應(yīng)，最多能中和NaOH溶液200 mL，有機(jī)物X的13C-NMR（即核磁共振碳譜，其作用與核磁共振氫譜類似）如下圖所示。試確定有機(jī)物X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 。

Answer 1

【答案】（1）將裝置中的N2排盡

（2） D

（3）吸收未反應(yīng)的O2，保證最終收集到的氣體是反應(yīng)生成的N2

（4）質(zhì)譜儀C8H9O3N （算出CO2、H2O、N2各得1分，算出O得1分，求出分子式得1分，共5分）

（5）

【解析】

試題分析：該實(shí)驗(yàn)原理為3.34g該種氨基酸放在純氧中充分燃燒生成CO2、H2O和N2，裝置B內(nèi)盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據(jù)裝置B増重確定3.34g·該種氨基酸中含氫元素質(zhì)量；根據(jù)C中堿石灰的増重可確定碳元素的質(zhì)量；裝置D用于除去未反應(yīng)的氧氣，根據(jù)F'中水的體積確定氮氣的體積并由此確定待測(cè)氨基酸中含有的氮元素的質(zhì)量，最后計(jì)算氨基酸中氧元素的質(zhì)量，確定分子中各元素原子個(gè)數(shù)比，由此確定最簡(jiǎn)式。

（1）裝置的空氣中含有N2，影響生成氮?dú)?/span>的體積測(cè)定，需先通入氧氣將裝置中的氮?dú)馀疟M。

（2）應(yīng)先點(diǎn)燃D處的酒精燈吸收未反應(yīng)的氧氣，保證最后收集的氣體為純凈的氮?dú)狻?/span>

（3）由原理可知，氣體進(jìn)入裝置E之前應(yīng)該先將氧氣除去，所以銅網(wǎng)的作用是吸收未反應(yīng)的O2，保證最終收集到的氣體是反應(yīng)生成的N2。

（4）有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定用質(zhì)譜儀；B中濃硫酸增重1．62 g，為生成水的質(zhì)量，則水的物質(zhì)的量為0.09mol，氫原子的物質(zhì)的量為0.18mol，氫元素的質(zhì)量為0.18g；C中堿石灰增重7．04 g，為生成二氧化碳的質(zhì)量，則二氧化碳的物質(zhì)的量為0.16mol，碳原子的物質(zhì)的量為0.16mol，碳元素的質(zhì)量為1.92g，F中收集到224 mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），為氮?dú)�，物質(zhì)的量為0.01mol，氮原子的物質(zhì)的量為0.02mol，氮元素的質(zhì)量為0.28g；則氨基酸中氧元素的質(zhì)量為3.34g-0.18g-1.92g-0.28g=0.96g，氧原子的物質(zhì)的量為0.06mol；則該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式為C8H9O3N，相對(duì)分子質(zhì)量為167，則該有機(jī)物的分子式為C8H9O3N。

（5）3．34 g X的物質(zhì)的量為0.02mol，與0．2 mol/L 的NaOH溶液反應(yīng)，最多能中和NaOH溶液200 mL，即消耗0.04molNaOH，則該有機(jī)物中含有1個(gè)羧基、1個(gè)酚羥基，根據(jù)有機(jī)物X的13C-NMR確定有機(jī)物中含有6種碳原子，則苯環(huán)上含有兩個(gè)取代基，且位于對(duì)位，則有機(jī)物X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。