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有机物分子式的确定

来源:未知作者:翟娜 点击:所属专题: 有机物化学式
一、由分子中各元素质量分数及相对分子质量确定分子式 例1.实验测得某碳氢化合物 a 中,含碳80%、含氢20%。又测得该化合物的相对分子质量是30,求该化合物的分子式。 解法一:先确定实验式(最简式),再确定分子式 (1)该化合物分子中各元素原子的数目(N)之比为 N(C):N

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一、由分子中各元素质量分数及相对分子质量确定分子式

例1.实验测得某碳氢化合物a中,含碳80%、含氢20%。又测得该化合物的相对分子质量是30,求该化合物的分子式。

解法一:先确定实验式(最简式),再确定分子式

(1)该化合物分子中各元素原子的数目(N)之比为

N(C):N(H)=80%/12 :20%/1=1 :3

该化合物的实验式是CH3,式量为15

(2)设该化合物分子中含有n个CH3,则:

N=Mr(A)/ Mr(CH3)=30/15=2

该化合物的分子式是C2H6

解法二:直接求分子式

N(C)=30×80%/12=2

N(H)=30×20%/1=6

该化合物的分子式是C2H6

二、由反应物和生成物质量及相对分子质量确定分子式

例2.2.3g 某有机物A完全燃烧后,生成0.1mol CO2和2.7g H2O,测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6,求该化合物的分子式。

解法一:(1)求2.3g 该有机物中组成元素的质量:

C:C         CO2

    12        44

M(C)    44g·mol-1×0.1mol

H:2H         H2O

     2          18

M(H)     2.7g

m(C)+m(H)=1.2g+0.3g=1.5g<2.3g

该有机物中C的质量与H的质量之和(1.5g)小于该有机物的质量(2.3g),因此该有机物A中还含有O,其质量为m(O)=m(A)-m(C)-m(H)=2.3g-1.5g=0.8g

(2)求该有机物的相对分子质量:

Mr(A)=d·Mr(空气)=1.6×29=46

(3)求该有机物分子中各元素原子的数目:

答:该有机物的分子式是C2H6O。

解法二:先求实验式,再求分子式。(与例题1的方法1类似)

解法三:分析:只要求出1molA含碳、氢、氧原子的物质的量,即可推出A的分子式。

Mr(A)=Mr(空气)×1.6=46

n(A)=m(A)/M(A)=2.3g/46g·mol-1=0.05mol

C:n(C)=n(CO2)=0.1mol       m(C)=1.2g

H:n(H)=n(H2O)=2×2.7g/18g·mol-1=0.3mol       m(H)=0.3g

O:n(O)=(2.3g-1.2g-0.3g)/16 g·mol-1=0.05mol

n(A):n(C):n(H):n(O)=0.05mol:0.1mol:0.3mol:0.05mol=1:2:6:1

答:该有机物的分子式是C2H6O

解法四:

Mr(A)= Mr(空气)×1.6=46

n(A)=m(A)/M(A)=2.3g/46g·mol-1=0.05mol

n(CO2)=0.1mol      n(H2O)= 2.7g/18g·mol-1=0.15mol

已知有机物a燃烧后只生成CO2和H2O,可知A为烃或烃的含氧衍生物。设A的分子式是CxHyOz

CxHyOz+(xy/4-z/2) O2=== xCO2+y/2 H2O

1mol                                       x            y/2

0.05mol                                0.1mol     0.15mol

x=2y=6

又Mr(A)=46

则12xy+16z=46z=1

A分子式为C2H6O

三、根据有机物的相对分子质量和通式确定分子式。

例3.0.60g 某有饱和一元醇A,与足量的金属钠反应,生成氢气112mL(标准状况)。求该一元醇的分子式。

解:饱和一元醇的通式为CnH2n+1OH,该一元醇的摩尔质量M(A)

2CnH2n+1OH2Na===2CnH2n+1ONa+H2

         2mol×m(A)                                         22.4L

    0.60g                                               0.112L

该一元醇的相对分子质量是60.

根据该一元醇的通式,有下列等式:12n+2n+1+16+1=60          n=3

答:该一元醇的分子式是C3H7OH

四、利用化学方程式计算确定分子式

例4.取a mol某含氧衍生物的蒸气,使其与2mol O2混合点燃,两者恰好完全反应,生成等体积的CO2和H2O蒸气,反应后混合气体的密度较反应前减少了1/4(均在相同条件下测定),求该有机物的分子式。

分析:根据题意,1体积有机物恰好与2体积O2反应生成n体积CO2n体积H2O蒸气,可知有机物分子内碳氢原子数目比为1:2,其燃烧反应的化学方程式写作:CnH2nOm+2O2=nCO2nH2O

再根据反应前后体积变化及相对分子质量求解mn

解:同温同压下ρ12=V2/V1=4/3

CnH2nOm+2O2=== nCO2nH2O

2n/(1+2)=4/3       n=2        m=4+2-4=2

该有机物的分子式是C2H4O2

五、根据分子的平均组成及分子组成的通式确定分子式

例5.某气态烃和一单烯烃组成的混合气体4.48L(标准状况)通入足量溴水中,溴水增重2.8g。测得混合气体对氢气的相对密度为13,求两种烃的分子式。

分析:各类烃的通式,相对分子质量数值范围是隐含条件,依据这些条件题目些数据进行合理性分析,得出正确结论。

解:n=V/Vm   n(混)=4.48L/22.4L·mol-1=0.2mol

Mr(混)=13×2=26

相对分子质量小于26的烃只有甲烷,可知一种烃为CH4.

       m=n×M(混)=0.2mol×26g·mol-1=5.2g

溴水增重2.8g 即为烯烃质量。

设该烯烃分子式为CnH2n,0.2mol 混合烃中烯烃物质的量为x

14n g·mol-1×x=2.8g

14n g·mol-1×x+16 g·mol-1(0.2mol-x)=5.2

x=0.05mol        n=4

混合气体由CH4和C4H8组成。

小结:

(1)求某种气体的相对分子质量的途径主要有两种:

①已知标准状况下气体密度:Mr=22.4ρ

②已知一种气体对另一种气体的相对密度:Mr1=Mr2·ρ12

(2)求有机物实验式途径主要有两种:

①直接由分子中各元素质量分数求各原子的个数比。

②由燃烧产物二氧化碳求碳原子数,由氢原子数,由反应物质量和碳氢质量确定是否有氧元素及其原子个数。

(3)确定有机物分子式主有以下四条途径:

①已知实验式和相对分子质量

②已知通式和相对分子质量

③已知混合物分子的平均组成和通式

④已知反应方程式和反应的相关量

(责任编辑:化学自习室)
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