高中化學(xué)有機物分子式的確定方法小結(jié)

潘育才

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002-7661（2016）06-294-01

有機化學(xué)計算是認(rèn)識有機物組成的一個重要技能，它從定量的角度反映有機物的性質(zhì)和變化的規(guī)律，同時也體現(xiàn)了化學(xué)基本概念，基本理論的應(yīng)用。有機化學(xué)計算最主要的類型是有關(guān)分子式的求算。是歷年高考熱點之一，經(jīng)常在選擇題、填空題中出現(xiàn)，現(xiàn)對主要方法總結(jié)如下：

一、直接求算法

直接計算出1mol氣體中各元素原子的物質(zhì)的量，推出分子式。步驟為：密度（或相對密度）→摩爾質(zhì)量→1mol氣體中各元素的原子個數(shù)→分子式。

例1、0.1L某氣態(tài)烴完全燃燒，在相同條件下測得生成0.1LCO2和0.2L水蒸氣且標(biāo)準(zhǔn)狀況下其密度為0.717g / L，該烴的分子式是：（ ）

A. CH4 B. C2H4 C. C2H2 D. C3H6

解析：由M=0.717g /L*22.4 L/mol=16 g/mol，

可求N（C）= 0.1 L/0.1 L=1， N（H）= 0.2 L*2/0.1 L=4，

即1mol該烴中含1mol C， 1mol H，則其分子式為CH4，

二、最簡式法

通過有機物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量，確定有機物的最簡式（即各原子最簡整數(shù)比），再由烴的相對分子質(zhì)量來確定分子式。

烴的最簡式的求法為：N（C）：N（H）=（碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/12）：（氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/1）=a：b（最簡整數(shù)比）。

例1.某氣態(tài)烴含碳85.7%，氫14.3%。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，它的密度是1.875 g /L，則此烴的化學(xué)式是_______。

解析：

由M=1.875g /L*22.4 L/mol=42g/mol， N（C）：N（H）=（ 85.7%/12）：（14.3%/1）=1：2，最簡式為CH2，該烴的化學(xué)式可設(shè)為（CH2）n，最簡式式量為14，相對分子質(zhì)量為42，n=3，此烴為C3H6。

練習(xí)：某烴完全燃燒后生成8.8gCO2和4.5g水。已知該烴的蒸氣對氫氣的相對密度為29，則該烴的分子式為_______。答案：C4H10

注意：某些特殊組成的最簡式，可直接確定其分子式。如最簡式為CH4的烴中，氫原子數(shù)為四，已經(jīng)飽和，其最簡式就是分子式。

三、通式法

若已知烴的種類可直接設(shè)，烷烴設(shè)為CnH2n+2， 烯烴設(shè)為CnH2n，炔烴設(shè)為CnH2n-2，苯及苯的同系物設(shè)為CnH2n-6；若為不確定分子則設(shè)為CxHy.

例1.若1 mol某氣態(tài)烴CxHy完全燃燒，需用3 mol O2，則（ ）

A. x=2，y=2 B. x=2，y=4 C. x=3，y=6 D. x=3， y=8

解析：由烴的燃燒方程式CxHy+（x+y/4）O2→xCO2+y/2H2O，依題意x+y/4=3，y=12-4x，代入驗證，符合選項為x=2，y=4，選B。

四、商余法

方法一：用烴的相對分子質(zhì)量除以14，看商數(shù)和余數(shù)。其中商數(shù)A為烴分子中碳原子的個數(shù)

方法二：若烴的類別不確定，可用相對分子質(zhì)量M

除以12，看商數(shù)和余數(shù)。

例1.某有機物A的相對分子質(zhì)量為128，若A是烴，則它的分子式可能是_______。

解析：用方法二做，128/12=10……8，則分子式為C10H8，但也可能10個12中的一個12為12個氫，則分子式為 C9H20。因此，可能的分子式為C10H8或C9H20。

五、平均值法

當(dāng)烴為混合物時，一般是設(shè)平均分子式，結(jié)合反應(yīng)方程式及其他條件求出平均組成，利用平均值的含義確定混合烴可能的分子式.

例1. 20mL兩氣態(tài)烴組成的混合物，跟足量O2混合后完全燃燒，當(dāng)產(chǎn)物通過濃H2SO4體積減少30mL，然后通過堿石灰體積減少40mL（氣體體積均在同溫同壓下測得），問：這種混合物的組成可能有幾種？

解析：N（C）= 0.04 L/0.02 L=2， N（H）= 0.03 L*2/0.02 L=3，即該烴分子式為C2H3。

此烴中必含C2H2，其組成可能為C2H2和C2H4或C2H2和C2H6。

另外，有時也利用平均相對分子質(zhì)量來確定其可能的組成，此時，采用十字交叉法計算較為簡捷。若兩混合氣態(tài)烴，平均相對分子質(zhì)量小于或等于26，則該烴中必含有甲烷。

練習(xí)：兩種氣態(tài)烴的混合物，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其密度是1.16g /L，則關(guān)于此混合物的組成說法正確的是（ ）

A. 一定有甲烷 B. 一定有乙烷組成 C. 可能是甲烷和戊烷的混合物 D. 可能是乙烷和丙烷的混合物

答案：A.

六、差量法

利用燃燒的化學(xué)方程式，通過反應(yīng)前后氣體體積的變化確定分子式。

例1. 室溫時，20mL某氣態(tài)烴與過量氧氣混合，完全燃燒后的產(chǎn)物通過濃硫酸，再恢復(fù)到室溫，氣體體積減少了50mL，剩余氣體再通過苛性鈉溶液，體積減少了40mL。則該氣態(tài)烴的分子式。

解析：設(shè)氣態(tài)烴分子式為CxHy

CxHy+（x+y/4）O2→xCO2+y/2H2O 體積差

1 x+y/4 x 1+y/4

20mL 40mL 50mL

求得x=2，y=6，其分子式為 C2H6。

練習(xí)：120℃時，1體積某烴和4體積O2混合，完全燃燒后，恢復(fù)到原來的溫度和壓強，體積不變，則該烴所含的碳原子數(shù)不可能是（ ）

A. 1 B. 2 C.3 D.4 答案： D

注意，溫度在100℃以上時，氣態(tài)混合烴與足量的氧氣充分燃燒后；若總體積保持不變，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)為4；若總體積增大，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)大于4；若總體積減小，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)小于4，必含有C2H2。烴類燃燒前后氣體總體積的變化與分子中的碳原子數(shù)無關(guān)，主要取決于烴分子中的氫原子數(shù)及水的狀態(tài)。

小結(jié)：對于確定烴分子式的題目，要注意分析題目所給條件，再選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā?