Question

【題目】實驗室用燃燒法測定某種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。現用下圖所示裝置進行實驗（鐵架臺、鐵夾、酒精燈等未畫出），請回答有關問題：

（1）實驗開始時，首先打開止水夾a，關閉止水夾b，通一段時間的純氧氣，這樣做的目的是 ；之后則需關閉止水夾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，操作時應先點燃 處的酒精燈。

（3）裝置D的作用是 。

（4）實驗結果：

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

②X的相對分子質量為167，它是通過 測定的（填一種現代化學儀器）

試通過計算確定該有機物X的分子式（寫出計算過程）。

（5）另取3．34 g X與0．2 mol/L 的NaOH溶液反應，最多能中和NaOH溶液200 mL，有機物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。試確定有機物X的結構簡式為 。

Answer 1

【答案】（1）將裝置中的N2排盡

（2） D

（3）吸收未反應的O2，保證最終收集到的氣體是反應生成的N2

（4）質譜儀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：該實驗原理為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內盛放濃硫酸，吸收生成的水，根據裝置B増重確定3.34g·該種氨基酸中含氫元素質量；根據C中堿石灰的増重可確定碳元素的質量；裝置D用于除去未反應的氧氣，根據F'中水的體積確定氮氣的體積并由此確定待測氨基酸中含有的氮元素的質量，最后計算氨基酸中氧元素的質量，確定分子中各元素原子個數比，由此確定最簡式。

（1）裝置的空氣中含有N2，影響生成氮氣的體積測定，需先通入氧氣將裝置中的氮氣排盡。

（2）應先點燃D處的酒精燈吸收未反應的氧氣，保證最后收集的氣體為純凈的氮氣。

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

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

（5）3．34 g X的物質的量為0.02mol，與0．2 mol/L 的NaOH溶液反應，最多能中和NaOH溶液200 mL，即消耗0.04molNaOH，則該有機物中含有1個羧基、1個酚羥基，根據有機物X的13C-NMR確定有機物中含有6種碳原子，則苯環上含有兩個取代基，且位于對位，則有機物X的結構簡式為。