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有机物分子式的求解方法

来源:未知作者:唐艳玲 点击:所属专题: 有机物化学式
有机物分子式求解方法较多,现归纳如下。 一、“单位物质的量”法 根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数(或质量比),求算出1mol 该有机物中各元素原子的物质的量,从而确定分子中的各原子个数来确定有机物的分子式 [例] 某化合物由碳

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有机物分子式求解方法较多,现归纳如下。

一、“单位物质的量”法

根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数(或质量比),求算出1 mol该有机物中各元素原子的物质的量,从而确定分子中的各原子个数来确定有机物的分子式

[例]某化合物由碳、氢两种元素组成,其中含碳的质量分数为85.7%,在标准状况下11.2 L此化合物气体的质量为14 g。求此化合物的分子式。

解答:此烃的摩尔质量为:

M= 14 g÷11.2 L/22.4 L·mol-1=28 g/mol

1 mol此烃中碳原子和氢原子的物质的量分别为:

n(C)=(1 mol×28 g·mol-1×85.7%)÷12 g/mol = 2 mol

n(H)=(1 mol×28 g·mol-1×14.3%)÷1 g/mo l = 4 mol

故此烃的分子式为C2H4

二、最简式法(实验式法)

先求出有机物中各元素原子个数比,然后根据该有机物的摩尔质量或相对原子质量求出分子式。

上面例题另解:

N(C)∶N(H)=(85.7%/12)∶(14.3%/1)=1∶2

此烃的最简式为CH2,设分子式为(CH2)n

有14n=28 ,n=2因此烃的分子式为C2H4

三、燃烧通式法

[例]1体积某烃的蒸气完全燃烧生成的CO2比水蒸气少1体积(在同温同压下测定),0.1 mol该烃完全燃烧的产物被有机物分子式的求解方法碱石灰吸收,碱石灰增重39 g,求该烃的分子式。

解答:设烃的分子式为CmHn,完全燃烧的反应为:CmHn+(m+n/4)O2→mCO2+n/2 H2O

依题意①CO2比水蒸气少1体积,②碱石灰增重39 g为CO2和H2O的质量和。得方程组

n/2 -m=1

0.1m×44+0.1×n/2×18=39

解得:m=6,n=14。

因此该烃的分子式为C6H14

四、商余法(只适用于烃的分子式的求法)

根据烷烃(CnH2n+2)、烯烃和有机物分子式的求解方法环烷烃(CnH2n)、炔烃和有机物分子式的求解方法二烯烃(CnH2n-2)、苯和苯的同系物(CnH2n-6)分子中都有一个共同部分,这部分的相对分子质量为14n。因此用烃的相对分子质量除以14就可以得到分子所含的碳原子数n的值,再根据余数就可以求出烃的分子式。其规律为:

①M/14能除尽,可推知为烯烃或环烷烃,其商为碳原子数。

②M/14余数为2,可推知为烷烃,其商为碳原子数, 氢原子数为2n+2

③M/14差2能除尽,可推知为炔烃或二烯烃,其商为碳原子数。

④M/14差6能除尽,可推知为苯或苯的同系物,其商为碳原子数。

⑤对含多个苯环的烃可用M/12法。

a. M/12得整数商和余数,商为可能的最大碳原子数,余数为最小的氢原子数。

b. M/12的余数为0或碳原子数≥6时,将碳原子数依次减少一个即增加12个氢原子,直到饱和为止。

[例]写出相对分子质量为128的烃的分子式。

解答:用M/14法:128/14=9……2,则为烷烃C9H20

用M/12法:128/12=10……8,则烃分子式为C10H8,为萘。

五、守恒法

利用反应前后参加反应物质的各元素原子跟反应后生成物的各元素原子守恒,求出有机物的分子式。

[例]0.94 g某有机物在纯氧中充分燃烧,可生成CO2 2.64 g,H2O 0.54 g,消耗O2 2.24 g。又知此有机物的式量为氢气的47倍,求该有机物的分子式。:因为有机物的摩尔质量为:

47×2 g/mol=94 g/mol

所以0.94 g该有机物的物质的量为0.01 mol。

又因2.64 gCO2 即2.64 g/44 g·mol-1 = 0.06 mol

0.54 g H2O 0.54 g/18 g·mol-1= 0.03 mol

2.24 g O2 2.24 g/32 g·mol- 1 = 0.07 mol

1 mol该有机物燃烧消耗O2 7 mol,生成CO2 6 mol,H2O 3 mol

故该有机物中含C:6 mol H:3 mol×2=6 mol O:6 mol×2+ 3 mol×1-7 mol×2 =1 mol

因此该有机物的分子式为C6H6O。

六、区间法

根据有机物反应的某个量的上下限值及有关通式列出不等式进行求解确定分子式。

[例]常温下,在密闭容器中混有2 mL气态烷烃和10 mL O2点火爆炸,生成的只是气态产物,除去其中的CO2和H2O,又在剩余物中加入5 mL O2,再进行一次爆炸,重新得到的只是气态产物,除得到CO2外,还剩余O2,试确定该烃的分子式。

解答:设烷烃的分子式为CnH2n+2,则1 mL CnH2n+2完全燃烧时耗O2为(3n+1)/2 mL

则有10< 3n+1< 10+5 即3< n<5

因为n为正整数,故n=4,即分子式为C4H10

七、讨论法

当反应物的相对用量不确定或条件不足时应根据有机物分子中的碳原子、氢原子要符合化合价组成原则或某种特定性质要求,加上C、H原子数要为正整数,然后进行讨论来确定有机物的分子式。

[例]25 某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25 ℃,此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器几乎成为真空。该烃的分子式可能为( )。

A.C2H4 B. C2H6 C. C3H6 D. C3H8

解析:设该烃的分子式为CxHy

则CxHy +(x+y/4)O2→ xCO2 + y/2 H2O

由题意可知,烃和O2的物质的量之和应为CO2的物质的量的2倍,即1+(x+y/4)=2x,得 x=1+y/4

讨论:当y=4时,x=2;当y=6时,x=2.5不合题意;当y=8时,x=3。

故正确答案为AD

(责任编辑:化学自习室)
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