6.有机物分子式的求解

2022-04-24 06:10:08   文档大全网     [ 字体: ] [ 阅读: ]

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有机物分子式的求解例谈



有机物分子式的求解是中学化学中的重要内容之一,有机物分子式的确定在《教学大纲》中被列为D层次的要求,也是高考的热点之一。有机物分子式求解的方法有很多,笔者通过比较和分析,筛选出如下八种方法来进行求解。

1.由最简式和相对分子质量确定分子式

通过测定有机物中各质量分数,确定有机物的最简式,再依据有机物的相对分子质量来确定分子式。

I 某有机物中含碳元素40%、氢元素6.7%、氧元素53.3%,且其相对分子质量90.求其分子式。

[解析] 该有机物中CHO的原子个数比为N(C):N(H):N(O)=1:2:1

因此,该有机物的最简式为CH2O。设其分子式为(CH2O)n。又其相对分子质量为90n=33,故其分子式为C3H6O3

解题规律:

(1)某些特殊组成的最简式,在不知化合物相对分子质量时,也可根据组成特点确定其分子式。例如最简式为CH3的有机物,其分子式可表示为(CH3)n,仅当n=2时,氢原子达到饱和,故其分子式为C2H6。同理,最简式为CH3O的有机物,当n=2时,其分子式为C2H6O2

(2)部分有机物的最简式中,氢原子已达饱和,则该有机物的最简式即为分子式。

例如最简式为CH4CH3ClC2H6OC5H12O4等有机物,其最简式即为分子式。 答案:C3H6O3

2.由通式确定分子式

烷烃的通式为CnH2n+2,烯烃的通式为CnH2n,炔烃的通式为CnH2n-2,苯及其同系物的通式为CnH2n-6,饱和一元醇的通式为CnH2n+2O等,可以根据已知条件,确定分子中的碳原子数(或相对分子质量),再据通式写出分子式:

2 某烃含氢元素17.2%,求此烃的分子式。

[解析] 该烃分子中各元素的原子个数比为N(C):N(H)=25,根据烃的通式,CH的个数有三种情况。(1)烷烃:n:(2n+2)<1:2 (2)烯烃:n:2n=1:2 (3)炔烃和芳香烃:n:(2n-2)n:(2n-6)均大于1:2。题中N(C)N(H)=2:5,符合(1),则有n(2n+2)=2:5,解得n=4所以该烃的分子式为C4H10

答案:C4H10

3.由元素原子个数确定分子式

通过测定有机物中各元素的质量分数,再结合相对分子质量,可以确定有机物中各元素的原子个数,从而写出分子式。

3 吗啡分子含C71.58 H6.67 N4.91%,其余为O,其相对分子质量不超过300。试确定其分子式。

[解析] 由己知条件可知含O16.84%,观察可知含N量最少,据相对分子质量可知含N的个数最少,可设含nN,则吗啡的相对分子质量为

14n4.91%

285n300

即吗啡含有1N,相对分子质量为285。则吗啡分子中:N(C)=17N(H)=19N(O)=3

吗啡的分子式为C17H19NO3

答案:C17H19NO3

4.商余法

(1)用烃的相对分子质量除以14(CH2的式量),看商和余数。

M(CxHy)12xyM(CH2)

14

A

2为烷烃



除尽为烯烃或环烷烃2为炔烃或二烯烃



6为苯或其同系物

其中商A为烃分子中碳原子的个数。

(2)若烃的类别不能确定,可用相对分子质量M除以12.看商和余数,即:

M12

xy,分子式为CxHy

4 某有机物A的相对分子质量为128,若A是烃,则它的分子式可能是_________

[解析] 先假设A分子中含碳原子数最多,128÷12=108得烃分子式为C10H8再用增减法,即减少一个C必增加12H;反之,增加一个C要减少12H,把—个C换成12H,得C9H20

(3)有时已知有机物耗氧量、电子数,也可根据(CH2)的耗氧量(1.5)电子(8)确定有机物的分子式。如:

①某烃1mol充分燃烧耗氧7.5mol,则

7.51.5

5,则此烃分子含5CH2,其分子式

C5H10,则等量变换(4H耗氧量与1C)可得变式C6H6 ②某烃分子中含42电子,则

428

5。余数为25表示该烃含5CH22表示

2电子即表示除5CH2外还有2H,其分子式为C5H12,由等量变换(6H电子数与1C)可得变式C6H6(注意:余2为烷烃,差2为炔烃,除尽为烯烃) 答案C10H8C9H20

5.燃烧方程式法

5 10mL某气态烃,50ml氧气中充分燃烧,得到液态水和体积为35mL的混合气体(所有气体体积都是在同温同压下测定的),则该气态烃可能是

A.甲烷 B.乙烷 C.丙烷 D.丙烯

[解析]本题可根据烃燃烧时气体体积的变化,来确定烃的分子式。


C点燃

yxH

y

(x

y4)O2xCO

2



2

H2O

V

1 (x+

y

4

) x

y2

1+

y4



10 10(1+y4

) 60-35=25 1y

得方程

1410



25

,解得y=6

又因烃完全燃烧,需氧气应过量或适量,10(1+y4

)50(x+

y4

)5x3.5

故选BD项。 答案BD

6.平均分子式法

6 某混合烃由两种气态烃组成,2.24L该混合烃燃烧后,得到3.36LCO23.6克水,则关于混合烃的组成判断正确的是(气体体积均在标准状况下测定) A.—定含甲烷

B.—定有乙烷

C.—定是甲烷和乙烯的混合气体 D.可能是甲烷和丙炔的混合气体

[解析] 由题意可知:0.1mol混合烃生成0.15molCO20.2molH2O,则混合烃的平均分子式为C1.5H4。则C分析:其中必含C数小于1.5的烃,为甲烷,另—种烃的C 子数必大于1.5;由H分析:混合烃分子中平均H数为4:则另—种烃的H数亦为4,可能为C2H4C3H4C4H4等,故选AD项。 答案AD

求混合烃的组成时,一般方法有:

(1)一般是设平均分子式,结合反应方程式和体积求出平均组成,利用平均值的含义确定混合烃可能的分子式。有时也利用平均相对分子质量来确定可能的组成,此时,采用十字交叉法计算较为简捷。

(2)两种烃混合,若平均相对分子质量小于或等于26。则该烃中必含甲烷。 (3)两种气态烃混合,充分燃烧后,生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积,则原混合烃中必有CH4,若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的物质的量,则原混合烃中必有C2H2

(4)温度在100℃以上,气体混合烃与定量的氧气充分燃烧后,若总体积保持不变,则原混合烃中的H平均数为4:若体积扩大,则原混合烃中的H平均数大于4,若体积缩小,则原混合烃中的H平均数小于4,必有C2H2

7.解不定方程法

7 lmol某气态烃在供氧不足时燃烧,产物在足量Na2O2的电火花连续作用下产生2molO2,且固体Na2O2,增重范围为90g≤△ω118g,求烃可能的分子式。

[] CxHymmolCO2

CyxH

y

(

x2



4



m2

)O2mCO

2

(xm)CO

y2

H2O 2CO+O2=2CO2

2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O22H2O+2Na2O2=4NaOH+O2

由反应分析Na2O2增重:mmolCO2被吸收增重为28m,而COH2O被吸收增重为

COH2的质量,故△ω=28m+28(x-m)+y=28x+y,可得不定方程:9028x+y118 讨论在气态中:①当x=3时,y6:②当x=4时,y6 此条件下符合的烃有:C3H6C3H8C4H4C4H6

m

y

又燃烧产物通过足量Na2O2产生O23mol,则有

22

3,且x>m,得不定方程:

x>6-y2



讨论在气态烃中:①当x=3时,y>6:②当x=4y>6

综合可得:只有x=3y=8x=4y=6时,符合题意,即烃的分子式可能为C3H8C4H6

答案C3H8C4H6

8.分子式变形法

8 化合物COHCOOHOHCCOOH(乙醛酸)分别燃烧时,消耗的O2和生成CO2体积比都是1:2,后两者的分子式可以分别看成是CO(H2O)(CO)2(H2O),也就是说,只要分子式符合(CO)n(H2O)m(nm均为正整数)的各种有机物,它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2体积比总是1:2

现有—些只含CHO三种元素的有机物,它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2积比是3:4

(1)这些有机均相对分子质量最小的化合物的分子式是_________

(2)在这有机中有,它有两羧基0.625g该有物恰25.00mL0.100mol·L-1NaOH溶液完全中和,由此可以计算得该化合物的相对分子质量应________,并可推出其分子式应是________

[解析] 设该有机物分子式的通式为(CxOy)n(H2O)m。本题中由于消耗的O2和生成的CO2体积比是34

CyxOy(x

2

)O2xCO2(x

y2

):x3:4,x:y2:1

故该类有机物的通式可表示为(C2O)n(H2O)m

(1)这些有机物中,相对分子质量最小的化合物应满足m=1,n=1,其分子式是C2H2O2

(可为乙二醛)

(2)0.625g



0.025L0.100molL

1

2

0.00125mol

,该化合物的相对分子质量为21040n+18m=210,由

40n210的个位数均为0,故m=5,则n=3,其分子式为C6H10O8(可为葡萄糖酸)


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