高中化学有机物分子式的确定方法例谈

高中化学有机物分子式的确定方法例谈 确定有机物的分子式是历年高考热点之一，经常在选择题、填空题中出现，常见的方 法有： 一、直接求算法 直接计算出 1molmol 气体中各元素原子的物质的量，推出分子式。步骤为：密度(或相对 密度)→摩尔质量→1molmol 气体中各元素的原子个数→分子式。 例 1mol.0.1molL 某气态烃完全燃烧，在相同条件下测得生成 0.1molLCO2 和 0.2L 水蒸气且标准状 况下其密度为 0.71mol7g / L,该烃的分子式是：( ) A. CH4 B. C2H4 C. C2H2 D. C3H6 解析:由 M=0.71mol7g /L*22.4 L/mol=1mol6 g/mol,可求 N(C)= 0.1mol L/0.1mol L=1mol, N(H)= 0.2 L*2/0.1mol L=4,即 1molmol 该烃中含 1molmol C, 1molmol H,则其分子式为 CH4, 二、最简式法 通过有机物中各元素的质量分数或物质的量，确定有机物的最简式(即各原子最简整数 比)，再由烃的相对分子质量来确定分子式。 烃的最简式的求法为：N(C):N(H)=(碳的质量分数/1mol2):(氢的质量分数/1mol)=a:b(最简整数 比)。 例 1mol.某气态烃含碳 85.7%，氢 1mol4.3%。标准状况下，它的密度是 1mol.875 g /L，则此烃的 化学式是_______。 解析：由 M=1mol.875g /L*22.4 L/mol=42g/mol, N(C):N(H)=( 85.7%/1mol2):(1mol4.3%/1mol)=1mol:2, 最简式为 CH2，该烃的化学式可设为(CH2)n，最简式式量为 1mol4，相对分子质量为 42，n=3,此烃为 C3H6。 练习：某烃完全燃烧后生成 8.8gCO2 和 4.5g 水。已知该烃的蒸气对氢气的相对密度为 29，则该烃的分子式为_______。答案：C4H1mol0 注意:某些特殊组成的最简式,可直接确定其分子式。如最简式为 CH4 的烃中，氢原子 数为四,已经饱和，其最简式就是分子式。 三、通式法 若已知烃的种类可直接设，烷烃设为 CnH2n+2, 烯烃设为 CnH2n,炔烃设为 CnH2n-2, 苯及苯的同系物设为 CnH2n-6;若为不确定分子则设为 CxHy. 例 1mol.若 1mol mol 某气态烃 CxHy 完全燃烧，需用 3 mol O2，则( ) A. x=2,y=2 B. x=2,y=4 C. x=3,y=6 D. x=3, y=8 解析：由烃的燃烧方程式 CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O，依题意 x+y/4=3，y=1mol24x，代入验证，符合选项为 x=2,y=4，选 B。 四、商余法 方法一：用烃的相对分子质量除以 1mol4，看商数和余数。其中商数 A 为烃分子中碳原子 的个数 方法二：若烃的类别不确定，可用相对分子质量 M 除以 1mol2，看商数和余数。 例 1mol. 某有机物 A 的相对分子质量为 1mol28，若 A 是烃，则它的分子式可能是_______。 解析：用方法二做，1mol28/1mol2=1mol0……8，则分子式为 C1mol0H8，但也可能 1mol0 个 1mol2 中的一 个 1mol2 为 1mol2 个氢，则分子式为 C9H20。因此，可能的分子式为 C1mol0H8 或 C9H20。 五、平均值法 当烃为混合物时,一般是设平均分子式,结合反应方程式及其他条件求出平均组成,利用 平均值的含义确定混合烃可能的分子式. 例 1mol. 20mL 两气态烃组成的混合物，跟足量 O2 混合后完全燃烧，当产物通过浓 H2SO4 体积减少 30mL，然后通过碱石灰体积减少 40mL(气体体积均在同温同压下测得)， 问：这种混合物的组成可能有几种? 解析：N(C)= 0.04 L/0.02 L=2, N(H)= 0.03 L*2/0.02 L=3,即该烃分子式为 C2H3。此烃 中必含 C2H2，其组成可能为 C2H2 和 C2H4 或 C2H2 和 C2H6。 另外，有时也利用平均相对分子质量来确定其可能的组成，此时，采用十字交叉法计 算较为简捷。若两混合气态烃，平均相对分子质量小于或等于 26，则该烃中必含有甲烷。 练习：两种气态烃的混合物，在标准状况下其密度是 1mol.1mol6g /L，则关于此混合物的组 成说法正确的是( ) A. 一定有甲烷 B. 一定有乙烷组成 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 利用燃烧的化学方程式，通过反应前后气体体积的变化确定分子式。 例 1mol. 室温时，20mL 某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢 复到室温，气体体积减少了 50mL，剩余气体再通过苛性钠溶液，体积减少了 40mL。则该 气态烃的分子式。 解析：设气态烃分子式为 CxHy CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O 体积差 1mol x+y/4 x 1mol+y/4 20mL 40mL 50mL 求得 x=2,y=6，其分子式为 C2H6。 练习：1mol20℃时，1mol 体积某烃和 4 体积 O2 混合，完全燃烧后，恢复到原来的温度和压 强，体积不变，则该烃所含的碳原子数不可能是( ) A. 1mol B. 2 C.3 D.4 答案: D 注意，温度在 1mol00℃以上时，气态混合烃与足量的氧气充分燃烧后;若总体积保持不变， 则原混合烃中的氢原子平均数为 4;若总体积增大，则原混合烃中的氢原子平均数大于 4;若 总体积减小，则原混合烃中的氢原子平均数小于 4，必含有 C2H2。烃类燃烧前后气体总体 积的变化与分子中的碳原子数无关，主要取决于烃分子中的氢原子数及水的状态。 小结：对于确定烃分子式的题目，要注意分析题目所给条件，再选择适当的方法。