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浅谈价键知识在解有机试题中的应用

来源:作者:张瀚 点击:所属专题: 有机物结构
浅谈价键知识在解有机试题中的应用 湖南省新晃一中( 419200 ) 杨永高 一、解题知识准备: 1 . 价数 守恒原则:在有机分子中 C 原子的价数为 4 ,每个 C 形成 4 个共价键 , N 原子价数为 3 ,每个 N 形成 3 个共价键 , O 和 S 原子的价数为 2 ,每个原子形成 2 个

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 一、解题知识准备:

1价数守恒原则:在有机分子中C原子的价数为4,每个C形成4个共价键N原子价数为3,每个N形成3个共价键OS原子的价数为2,每个原子形成2个共价键HX(卤原子)原子的价数为1,每个原子形成1个共价键

2.每个碳原子最多可结合4个氢原子,每个氮原子最多结合3个氢原子,每个氧原子最多结合2个氢原子,,当除氢原子外的其它原子间都以单键结合时,形成的化合物中氢原子数最多,且n个原子间可形成n-1个单键。每减少2个氢原子,相应地其它原子间增加一个共价键。当碳原子个数为n时,氢原子的个数的最大上限值为2n+2个。在此基础之下,如果在分子结构中多一个C=C键,或多一个环状结构时,在分子组成中都要减少2个氢原子,而增加一个C≡C键就要减少4个氢原子。

3.每个原子的价数就是这个原子的成键电子数,每两个电子形成一对共用电子对(即一个共价键)因此,存在:

由这些原子形成的分子中共价键数(共用电子对总数)=浅谈价键知识在解有机试题中的应用

对于浅谈价键知识在解有机试题中的应用,价键总数即共用电子对总数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用,非H原子间形成的价键总数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用

对于浅谈价键知识在解有机试题中的应用,价键总数即共用电子对总数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用,碳原子间形成的价键总数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用。若只含C=C,双键数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用,若C≡C,叁键数浅谈价键知识在解有机试题中的应用,其余类推。

二、应用

题型1 计算共价键数和分子式

1(1)相邻同系物,当组成相差—CH2原子团时共价键数相差3。参看下表烷烃同系物碳原子数与共价键数关系。

分子式

CH4

C2H6

C3H8

C11H24

共价键数

4

7

10

34

从表中数据分析,当烷烃碳原子数为n时,共价键数为         

(2)碳原子相同的不同类有机物,当组成上相差2个氢原子或1个氧原子时,共价键数均相差1,参看下表:

结构简式

CH3CH3

CH2=CH2

CH3CH2OH

共价键数

7

6

8

从表中数据分析,当单烯烃碳原子数为m时,共价键数为             

某饱和一元醛碳原子数为x时,其共价键数为            

解析:(1)烷烃通式为浅谈价键知识在解有机试题中的应用,共价键数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用。当然,此小题可用数列知识求解,浅谈价键知识在解有机试题中的应用,则,浅谈价键知识在解有机试题中的应用

2)单烯烃通式为浅谈价键知识在解有机试题中的应用,共价键数为=浅谈价键知识在解有机试题中的应用=3m

饱和一一元醛通式为浅谈价键知识在解有机试题中的应用,共价键数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用

此小题还可利用题给信息求解:相对烷烃,组成上每减少2H,共价键数少1;相对于烃,组成上每增加一个O,共价键数多1。当单烯烃碳原子数为m时,共价键数=(3m+1)-1=3m。饱和一元醛碳原子数为x时,相对单烯烃,其共价键数=3x+1

2  在烃分子结构中,若每减少中2个氢原子,则相当于碳碳间增加一对共用电子对。试回答下列问题:(1)分子结构为CnH2n+2烃分子中碳碳间共用电子对数为        。(2)分子结构为CnH2n+6烃分子中碳碳间共用电子对数为        。(3Cx可以看作是烃减氢后的产物,若某物质分子中碳碳间的共用电子对数为160,则符合条件的碳单质的分子式为       ;符合条件的单烯烃的分子为        

解析:(1)烷烃通式为浅谈价键知识在解有机试题中的应用,碳碳间共用电子对数

=浅谈价键知识在解有机试题中的应用

2)解答过程同(1),答案为n+3

3浅谈价键知识在解有机试题中的应用可以为是浅谈价键知识在解有机试题中的应用160=浅谈价键知识在解有机试题中的应用x=80。符合该条件的碳单质的分子式为C80 ,若为单烯烃浅谈价键知识在解有机试题中的应用,碳碳间共价键数为=浅谈价键知识在解有机试题中的应用=160m=160

符合该条件的单烯烃为浅谈价键知识在解有机试题中的应用

题型2   求分子组成中原子数或原子团数及其相互关系

3  1)由两个C原子、1O原子、1个氮原子和若干个H原子组成的共价化合物,H的数目最多是        个,试写出其中一例的结构简式         

  2)若共价化合物只含CNH四种元素,且以n(C)n(N)分别表示CN的原子数目,则氢原子数目最多等于       

  3)若共价化合物只含CNOH四种元素,且以n(C)n(N)n(O)分别表示CNO的原子数目,则氢原子数目最多等于       

解析:(1CON相互之间未成键时,两个C原子最多可结合8H原子,1O原子最多可结合2H原子,1个氮原子最多可结合3H原子。CON相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为(2+1+1-1=3,则H原子数目最多=8+2+3-3×2=7,其中一例的结构简式为:

HO-CH2-CH2-NH2

2CN相互之间未成键时,n(C)C原子最多可结合4n(C)H原子,n(N)N原子最多可结合3n(N)H原子,CN相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为n(C)+n(N)-1,则H原子数目最多=4n(C)+3n(N)-[n(C)+n(N)-1]×2 =2n(C)+n(N)+2

 3CNO相互之间未成键时,n(C)C原子最多可结合4n(C)H原子,n(N)N原子最多可结合3n(N)H原子,n(O)O原子最多可结合2n(O)H原子,CNO相互之间成键形成化合物时,要使H原子数最多,则它们之间必须以单键结合,且单键数为n(C)+n(N)+n(O)-1,则H原子数目最多为:

4n(C)+3n(N)+2n(O)-[n(C)+n(N)+n(O)-1]×2 =2n(C)+n(N)+2

    当然,此题也可先解出(3)小题,把相关数据代入即可解出(1)和(2)两问,这样解更快捷。

4  某有机物分子中含n—CH2m浅谈价键知识在解有机试题中的应用a—CH3,其余为羟基,则羟基个数为         

解析:设羟基个数为x,题中C原子个数为n+m+a,由于所有原子均以单键结合,而1个羟基中O原子数与H原子数相等,显然羟基个数x等于(n+m+a)个C原子形成的烷烃中的所有H原子数减去已知的H原子数。

n+m+a)个C原子形成的烷烃中的所有H原子数=2n+m+a+2

已知的H原子数=2n+m+3a

x=[2n+m+a+2] –(2n+m+3a)

 =m+2-a

5 在烷烃分子中的基团:—CH3—CH2浅谈价键知识在解有机试题中的应用浅谈价键知识在解有机试题中的应用中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1n2n3n4表示.如浅谈价键知识在解有机试题中的应用,分子中n16n21n32n41.试根据不同烷烃的组成和结构,分析出烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系.

(1)烷烃分子中氢原子数为AAn1n2n3n4的关系是:

A_______A_______

(2)四种碳原子数之间的关系为n1_______

(3)若某分子中n2n3n41,则该分子的结构简式可能是:____________________

    解析:(1)烷烃中碳氢原子数应符合其通式浅谈价键知识在解有机试题中的应用,其中n=n1+n2+n3+n4,故A=2n+2=2(n1+n2+n3+n4)+2;同时,把伯、仲、叔、季碳原子上的H相加,也得氢原子数。即A=3n1+2n2+n3

    2)可用价键知识求解:碳碳间共用电子对总数=n-1=n1+n2+n3+n4-1,伯、仲、叔、季碳原子未成对电子数分别为1234,碳碳间能形成的共用电子总数=浅谈价键知识在解有机试题中的应用,两者相等,整理得n1=n3+2n4+2。此小题亦可利用(1)建立的两个式子求解。

6 喹啉是一种杂环化合物,它存在于多种药物的结构中。将萘(相对分子质量为128)分子一个碳原子换成氮原子,即可得到喹啉,推测其相对分子质量为       

解析:根据有机物成键规律,有如下关系式:CHN,故可等量代换:

浅谈价键知识在解有机试题中的应用,所以喹啉的分子量为129

可见,适时运用价键知识来解题是非常方便、快速、准确的。

(责任编辑:化学自习室)
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