例析未知物化學(xué)式的確定

俞真蓉

一、根據(jù)組成元素的物質(zhì)的量確定

例1（2010年浙江，節(jié)選）為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，取安全裝置中的粉末進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素。水溶性試驗(yàn)表明，固體粉末部分溶解。經(jīng)檢測(cè)，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸。

取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)乙，生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）甲的化學(xué)式為 。

解析化合物甲的化學(xué)式推斷必須以物質(zhì)間的定量關(guān)系為基礎(chǔ)：

①粉末由兩種物質(zhì)混合而成；

②紅棕色物質(zhì)可能為Fe2O3和Fe（OH）3等，根據(jù)題意只能是Fe2O3；

③甲只有兩種元素，且含N，必含Na；

④計(jì)算：N的物質(zhì)的量為6.72 L/22.4 L/mol×2=0.6 mol，N的質(zhì)量為0.6 mol×14 g/mol=8.4 g，則Na的物質(zhì)的量為（13-8.4）g/23 g=0.2 mol，則N和Na的物質(zhì)的量之比為0.6 mol∶0.2 mol=3∶1，則化合物甲為NaN3。

二、根據(jù)組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定

例2（2013年浙江測(cè)試卷，節(jié)選）某研究小組以CaCl2和H2為原料，試圖制備+1價(jià)Ca的化合物，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 產(chǎn)物中只有兩種化合物（甲和乙）。元素組成分析表明化合物甲中鈣、氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.36%、46.33%；化合物乙的水溶液顯酸性。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）甲的化學(xué)式是 。

解析化合物甲中鈣、氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為52.36%、46.33%，加起來(lái)比100%小，表明該物質(zhì)中還含有氫元素，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：100%-52.36%-46.33%=1.31%。因此，可以來(lái)確定甲這種物質(zhì)的化學(xué)式：

N（Ca）∶N（Cl）∶N（H）

=52.3640∶46.3335.3∶1.311=1∶1∶1

可以得出化學(xué)式為：CaHCl，可以看出沒(méi)有得到所謂的+1的鈣。

三、根據(jù)組成元素的物質(zhì)的量及化合價(jià)確定

例3（2013年浙江，節(jié)選）氫能源是一種重要的清潔能源。現(xiàn)有兩種可產(chǎn)生H2的化合物甲和乙。將6.00 g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質(zhì)和6.72 L H2（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）。甲與水反應(yīng)也能產(chǎn)生H2，同時(shí)還產(chǎn)生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化劑存在下可分解得到H2和另一種單質(zhì)氣體丙，丙在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為

1.25 g/L。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）甲的化學(xué)式是；

解析①已知，甲、乙兩種化合物均可產(chǎn)生H2，故它們的組成中均含有氫元素。②根據(jù)甲加熱完全分解只得到一種短周期元素的金屬單質(zhì)和H2，可知甲是由兩種元素組成，是一種金屬氫化物。再由甲與水反應(yīng)也能放出H2，同時(shí)還產(chǎn)生一種可溶于NaOH 溶液的白色沉淀可知，這種白色沉淀是Al（OH）3或是Be（OH）2，從而推出甲中含有的金屬元素是Al或Be；③再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，6.00 g甲加熱完全分解可產(chǎn)生0.3 mol（6.72 L）H2，若沉淀是Al（OH）3，則Pe的物質(zhì)的量為（6.00-0.3×2）g/27 g/mol=0.2 mol，則Al和H的物質(zhì)的量之比為0.2∶0.6=1∶3，則化合物甲為可推斷甲為AlH3；若沉淀是Be（OH）2，則Be的物質(zhì)的量為（6.00-0.3×2）g/9 g/mol=0.6 mol，則Be和H的物質(zhì)的量之比為0.6 mol∶0.6 mol=1∶1，則化合物甲為可推斷甲為BeH；④因?yàn)锽e沒(méi)有+1價(jià)，只有+2價(jià)，所以是AlH3。

四、根據(jù)已知數(shù)據(jù)結(jié)合相對(duì)分子質(zhì)量確定

例4（2014年浙江測(cè)試卷，節(jié)選）碘是生貝諾酯可由乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚在一定條件下反應(yīng)制得：

COOHOCOCH3+

乙酰水楊酸

HONHCOCH3

對(duì)乙酰氨基酚

COONHCOCH3OCOCH3+H2O

貝諾酯

下列有關(guān)敘述正確的是 （ ）。

A.貝諾酯分子中有三種含氧官能團(tuán)

B.可用FeCl3溶液區(qū)別乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚

C.乙酰水楊酸和對(duì)乙酰氨基酚均能與NaHCO3溶液反應(yīng)

D.貝諾酯與足量NaOH溶液共熱，最終生成乙酰水楊酸鈉和對(duì)乙酰氨基酚鈉

解析A選項(xiàng)中在貝諾酯分子中有2個(gè)酯基、1個(gè)酰氨鍵即肽鍵，即有3個(gè)含氧官能團(tuán)，但只有2種，A不正確；B選項(xiàng)中由于乙酰水楊酸中不存在酚羥基，而對(duì)乙氨基酚中存在1個(gè)酚羥基，而酚羥基有遇FeCl3溶液而顯紫色的特征，其他官能團(tuán)都沒(méi)有這樣的性質(zhì)，B正確；有機(jī)化合物中只有羧基才能與碳酸氫鈉反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，乙酰水楊酸中有1個(gè)羧基，而對(duì)乙酰氨基酚中沒(méi)有羧基，因而前者能與碳酸氫鈉反應(yīng)放出二氧化碳?xì)怏w，后者與碳酸氫鈉不反應(yīng)，C選項(xiàng)不正確；貝諾酯分子中有2個(gè)酯基、1個(gè)酰氨鍵亦即肽鍵，在氫氧化鈉溶液中加熱時(shí)酯基發(fā)生水解，所以在所得的產(chǎn)物中不可能存在酯基，即不可能生成乙酰水楊酸鈉，D選項(xiàng)不正確。

答案：B

二、知識(shí)歸納指點(diǎn)復(fù)習(xí)

1.有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)的常見(jiàn)考查方式

（1）常見(jiàn)官能團(tuán)的識(shí)別：中學(xué)化學(xué)中需要熟讀熟記的官能團(tuán)有羥基（-OH）、醛基（-CHO）、羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、肽鍵（或稱(chēng)酰氨鍵，-CONH-）、酯基（-COO-）、硝基（-NO2，特別注意不能寫(xiě)成-ONO、-O2N等）等等。

（2）手性碳原子：只有飽和碳原子才可能是手性碳原子是前提；與一個(gè)飽和碳原子相連的四個(gè)原子或原子團(tuán)各不相同是關(guān)鍵；要特別注意的是，不是根據(jù)與該碳原子相連的原子判斷，而是根據(jù)與該碳原子相連在整個(gè)原子團(tuán)進(jìn)行判斷。

（3）同分異構(gòu)體的判斷：在判斷同分異構(gòu)體時(shí)主要抓住兩點(diǎn)，一是分子式要相同，二是兩分子中一定存在著不同的結(jié)構(gòu)。

（4）同系物的判斷：在判斷同系物時(shí)主要抓住兩點(diǎn)，一是分子結(jié)構(gòu)中一定是存在著相同個(gè)數(shù)的相同官能團(tuán)，二是兩物質(zhì)的組成上一定要相差CH2的n倍。

（5）有機(jī)化合物分子中原子的空間結(jié)構(gòu)：

①碳碳雙鍵兩側(cè)的6個(gè)原子一定共面；

②碳碳叁鍵與兩側(cè)4個(gè)原子一定共線；

③苯環(huán)上的12個(gè)原子一定共面；

④只要存在飽和碳原子的有機(jī)化合物分子中就不可能所有原子共面。

2.有機(jī)化合物分子中各種官能團(tuán)的性質(zhì)特征

（1）碳碳雙鍵、碳碳叁鍵：易加成（易使溴水褪色）、易氧化（如使酸性高錳酸鉀溶液褪色）、易聚合。

（2）苯環(huán)：易取代、難加成但能加成、側(cè)鏈易氧化。

（3）羥基（-OH）：一是醇羥基，即與脂肪烴基相連的羥基，易取代、易氧化、能消去；二是酚羥基，即與苯環(huán)相連的羥基，它能取代，易氧化，但不能發(fā)生消去，它的特性是有較弱的酸性，能與氫氧化鈉反應(yīng)但酸性弱于碳酸，酚羥基最特征的兩個(gè)性質(zhì)是遇到三氯化鐵溶液變紫色，遇到濃溴水發(fā)生與鄰、對(duì)位碳上的氫原子取代而生成沉淀，這是檢測(cè)酚羥基存在的兩種最常見(jiàn)方法。

（4）醛基（-CHO）：既易氧化又能還原是它的特征。

（5）羧基（-COOH）：羧基能取代、酸性是羧基的特征性質(zhì)，在中學(xué)有機(jī)官能團(tuán)羧基是唯一能與碳酸氫鈉反應(yīng)放出二氧化碳的官能團(tuán)。

（6）酯基：是一種能水解成酸和醇（或酚）的官能團(tuán)。

（收稿日期：2015-01-10）