Question

【題目】某研究性學習小組為確定一種從煤中提取的液態烴X的結構，對其進行探究。

步驟一：這種碳氫化合物蒸氣通過熱的氧化銅(催化劑)，氧化成二氧化碳和水，再用裝有無水氯化鈣和固體氫氧化鈉的吸收管完全吸收。2.12g有機物X的蒸氣氧化產生7.04g二氧化碳和1.80g水。

步驟二：通過儀器分析得知X的相對分子質量為106。

步驟三：用核磁共振儀測出X的1H核磁共振譜有2個峰，其面積之比為2∶3。如圖Ⅰ。

步驟四：利用紅外光譜儀測得X分子的紅外光譜如圖Ⅱ。

試填空：

（1）X的分子式為________；X的名稱為 。

（2）步驟二中的儀器分析方法稱為________。

（3）寫出X與足量濃硝酸和濃硫酸混合物反應的化學方程式： 。

（4）寫出X符合下列條件的同分異構體結構簡式 。

①芳香烴 ②苯環上一氯代物有三種

（5）X以醋酸為溶劑在催化劑作用下用氧氣氧化得到另一種重要的化工原料PTA，查閱資料得知PTA的溶解度：25 ℃時0.25 g、50 ℃時0.97 g、95 ℃時7.17 g。得到的粗產品中有部分不溶性雜質，請簡述實驗室中提純PTA的實驗方案： 。

Answer 1

【答案】（1）C8H10，對二甲苯（2）質譜法

（3）

（4），；

（5）將粗產品溶于適量熱水中，趁熱過濾，冷卻結晶，過濾出晶體。

【解析】試題分析：

（1）由題給數據2．12 g有機物氧化生成CO2的物質的量為=0．16 mol CO2和H2O的物質的量為=0．1 mol ，n(C):n(H)==，即最簡式為C4H5，有機物X的相對分子質量為106，結合有機物的質量可以推出有機物的分子式為C8H10，符合苯的同系物通式。由1H核磁共振譜可知有兩種氫，H原子數分別為4和6，由此推知X是對二甲苯，故答案為：C8H10，對二甲苯；

（2）步驟二中的儀器分析方法稱為質譜法，故答案為：質譜法；

（3）甲基的存在使苯環上鄰對位的氫變得更加活潑，易被硝基取代，對二甲苯與足量濃硝酸和濃硫酸混合物反應的化學方程式為；

（4）X是對二甲苯，①芳香烴，分子結構中含有苯環；②苯環上一氯代物有三種，滿足條件的同分異構體結構簡式為，；

（5）根據PTA的溶解度：25 ℃時0．25 g、50 ℃時0．97 g、95 ℃時7．17 g，由于PTA的溶解度隨溫度的升高而變大，且粗產品中的雜質不溶于水，所以實驗室中提純PTA可采用加熱過濾，再冷卻結晶，析出晶體，故答案為：將粗產品溶于適量熱水中，趁熱過濾，冷卻結晶，過濾出晶體。