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確定有機物分子式「六法」

2024-02-13教育

禮兵

一、最簡式法

先確定出有機物的最簡式(實驗式),再根據有機物的相對分子品質,確定出其分子式。

例題1 某烴蒸氣的密度是相同條件下氫氣密度的42倍;經李比希法測得其中碳元素的品質分數為85.71%,氫元素的品質分數為14.29%。則該烴的分子式為( )。

A.C2p B.C3H6 C.C5p0 D.C6p2

解析 依題意可知,該烴的相對分子品質為42×2=84;因N(C)∶N(H)=85.71/12∶14.29/1=7.14∶14.29=1∶2,則該烴的最簡式為Cp;設該烴的分子式為(Cp)x,則14x=84,解得x=6,則該烴的分子式為C6p2。答案選D項。

二、分子組成法

求出有機物分子中各種元素的原子個數,即確定出有機物的分子式。

例題2 某研究性學習小組在實驗室合成了一種有機物A。已知A完全燃燒後產物只有CO2和pO,且A的相對分子品質為86。經元素分析得知A中碳元素的品質分數為69.76 %,氫元素的品質分數為11.63%。則該有機物A的分子式為( )。

A.C5p0O B.C5p0O2 C.C5p1O3 D.C5p2O

解析 此有機物A分子中各元素的原子個數分別為: Ν(C)= 86×69.76% 12 =5, Ν(Η)= 86×11.63% 1 =10, Ν(Ο)= 86×(100%-69.76%-11.63%) 16 =1 ,則該有機物A的分子式為C5p0O。答案選A項。

三、通式法

根據各類有機物分子式的通式,利用題給有關數據,確定出有機物的分子式。

例題3 某氣態不飽和烴的密度是相同條件下氫氣密度的20倍,取0.40 g該烴恰好使200 mL 0.1 mol·L-1的溴水完全褪色。則該烴的分子式為__。

解析 此烴的相對分子品質為20×2=40,n(烴)=0.40g/40g·mol-1=0.01 mol, n(Br2)=0.1 mol·L-1×0.2 L=0.02 mol, n(烴)∶n(Br2)=0.01 mol∶0.02 mol=1∶2,則該烴為炔烴或二烯烴;因炔烴和二烯烴分子式的通式為Cnpn-2,從而得12n+2n-2=40,解得n=3,則該烴的分子式為C3p。答案:C3p。

四、化學方程式式法

根據有關反應的化學方程式式(通常根據有機物燃燒反應的化學方程式式),利用有關物質間量的比例關系透過計算,確定出有機物的分子式。

例題4 取4.6 g有機化合物X,測得完全燃燒後生成5.4 g pO和8.8 g CO2;已知相同條件下,該有機化合物X的蒸氣密度是氫氣的23倍。則該有機化合物A的分子式為__。

解析 此有機物的相對分子品質為23×2=46,n(有機物) = 4.6g 46g⋅mol -1 =0.1 mol, n(Η 2 Ο)= 5.4g 18g⋅mol -1 =0.3 mol, n(CΟ 2 )= 8.8g 44g⋅mol -1 =0.2 mol。

設該有機物的分子式為CxHyOz (若z=0,為烴)。則

12x+y+16z=46 ①

1 mol∶x mol=0.1 mol∶0.2 mol ②

1 mol∶y/2 mol=0.1 mol∶0.3 mol ③

解方程式組①②③得,x=2,y=6,z=1,則該有機物的分子式為C2H6O。答案:C2H6O。

五、平均分子式法

先確定出有機混合物的平均分子式,然後根據平均值原理(混合物某一量的平均值大於各成分相應量的小值,而小於各成分相應量的大值;或與各成分相應量的值相等),確定出混合物中各有機物的分子式。

例題5某混合瓦斯由A、B 2種氣態烴組成,且B中的碳原子比A中多;取0.1 mol該混合瓦斯完全燃燒後得到7.04 g CO2和3.6g pO,則氣態烴A的分子式為____,氣態烴B的分子式可能為____。

解析依題得因n(混合烴)∶n(C)∶n(H)=0.1 mol∶0.16 mol∶0.2 mol×2=1∶1.6∶4,則該混合烴的平均分子式為C1.6p。根據平均值原理知,該混合烴中必定有碳原子數小於1.6的Cp,另一種氣態烴(分子中的氫原子數為4)可能為C2p、C3p或C4p;因B中的碳原子比A中多,則氣態烴A的分子式為Cp,氣態烴B的分子式可能為C2p、C3p或C4p。

答案:Cp;C2p、C3p或C4p。

六、差量法

根據反應前後有關物品質的差量(如物量的差量、固體的品質差量等),利用差量與有關反應物或生成物的量之間的比例關系進行計算,並結合題給條件,確定出有機物的分子式。

例題6某種氣態烴10 mL,在55 mL氧氣為中完全燃燒,得到液態水和體積為40 m L的混合瓦斯(所有瓦斯體積都在同溫同壓下測定),該氣態烴的分子式可能是____。

解析設該氣態烴的分子式為CxHy。則

解得y=6

由,解得x≤4。那麽該氣態烴的分子式可能是C2H6、C3H6或C4H6。

答案:C2H6、C3H6或C4H6。