6.有机物分子式的求解
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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。 练I 某有机物中含碳元素40%、氢元素6.7％、氧元素53.3%，且其相对分子质量为90．求其分子式。 [解析] 该有机物中C、H、O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90则n=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CH4、CH3Cl、C2H6O、C5H12O4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： 练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)=2：5，根据烃的通式，C、H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)和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。 练3 吗啡分子含C：71.58％ H：6.67％ N：4.91％，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O为16.84％，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n个N，则吗啡的相对分子质量为14n4.91%285n300，即吗啡含有1个N，相对分子质量为285。则吗啡分子中：N(C)=17，N(H)=19，N(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)14A 余2为烷烃除尽为烯烃或环烷烃差2为炔烃或二烯烃 差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：M12x余y，分子式为CxHy。 练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____或_____。 [解析] 先假设A分子中含碳原子数最多，则128÷12=10余8，得烃分子式为C10H8：再用增减法，即减少一个C必增加12个H；反之，增加一个C要减少12个H，把—个C换成12个H，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)、电子数(8)确定有机物的分子式。如： ①某烃1mol充分燃烧耗氧7.5mol，则7.51.55，则此烃分子含5个CH2，其分子式为C5H10，则等量变换(4个H耗氧量与1个C同)可得变式C6H6。 ②某烃分子中含42个电子，则4285。余数为2，5表示该烃含5个CH2，2表示余2个电子即表示除5个CH2外还有2个H，其分子式为C5H12，由等量变换(6个H含电子数与1个C同)可得变式C6H6。(注意：余2为烷烃，差2为炔烃，除尽为烯烃) 答案C10H8、C9H20 5．燃烧方程式法 练5 10mL某气态烃，在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yxHy(xy4)O2xCO22H2OV 1 (x+y4) x y2 1+y4 10 10(1+y4) 60-35=25 1y 得方程141025，解得y=6 又因烃完全燃烧，需氧气应过量或适量，则10(1+y4)≤50，即(x+y4)≤5，即x≤3.5，故选B、D项。 答案B、D 6．平均分子式法 练6 某混合烃由两种气态烃组成，取2.24L该混合烃燃烧后，得到3.36LCO2和3.6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0.15molCO2和0.2molH2O，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 原子数必大于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C2H4、C3H4、C4H4等，故选A，D项。 答案A、D 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 练7 若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≤△ω≤118g，求烃可能的分子式。 [解析] 可设烃的分子式为CxHy，生成mmolCO2：有关反应为：CyxHy(x24m2)O2mCO2(xm)COy2H2O 2CO+O2=2CO2 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2↑ 由反应分析Na2O2增重：mmolCO2被吸收增重为28m，而CO和H2O被吸收增重为CO和H2的质量，故△ω=28m+28(x-m)+y=28x+y，可得不定方程：90≤28x+y≤118 讨论在气态中：①当x=3时，y≥6：②当x=4时，y≤6 此条件下符合的烃有：C3H6、C3H8、C4H4、C4H6。 my 又燃烧产物通过足量Na2O2产生O23mol，则有223，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=3，y=8或x=4，y=6时，符合题意，即烃的分子式可能为C3H8或C4H6。 答案C3H8或C4H6 8．分子式变形法 练8 化合物CO、HCOOH和OHC—COOH(乙醛酸)分别燃烧时，消耗的O2和生成的CO2体积比都是1:2，后两者的分子式可以分别看成是CO(H2O)和(CO)2(H2O)，也就是说，只要分子式符合(CO)n(H2O)m(n和m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C、H、O三种元素的有机物，它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2体积比是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)在这些有机物中有一种，它含有两个羧基，取0.625g该有机物恰好能跟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是________，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3：4。 由CyxOy(x2)O2xCO2，得(xy2):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)因含有两个羧基，0.625g该有机物的物质的量为0.025L0.100molL120.00125mol，该化合物的相对分子质量为210，40n+18m=210，由于40n，210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) 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/11d53a71bd23482fb4daa58da0116c175f0e1e68.html