考點(diǎn)48有機(jī)物分子式和結(jié)構(gòu)式的確定
復(fù)習(xí)重點(diǎn)
1.了解確定有機(jī)物實(shí)驗(yàn)式、分子式的方法,掌握有關(guān)有機(jī)物分子式確定的計(jì)算;
2.有機(jī)物分子式、結(jié)構(gòu)式的確定方法
難點(diǎn)聚焦
一、利用有機(jī)物燃燒反應(yīng)的方程式進(jìn)行計(jì)算
由上可知,相同碳原子數(shù)的烯烴(環(huán)烷烴)與一元飽和醇完全燃燒時(shí),耗氧量相同(把:相同碳原子數(shù)的炔烴(二烯烴)與醛(酮)及飽和二元醇完全燃燒時(shí),耗氧量相同(醛:飽和二元醇:);相同碳原子數(shù)的羧酸(酯)與三元醇完全燃燒,耗氧量相同(羧酸:→飽和三元醇:)
由于有機(jī)化合物中存在著同分異構(gòu)現(xiàn)象,因此一個(gè)分子式可能代表兩種或兩種以上具有不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。在這種情況下,知道了某一物質(zhì)的分子
式,常?衫迷撐镔|(zhì)的特殊性質(zhì),通過(guò)定性或定量實(shí)驗(yàn)來(lái)確定其結(jié)構(gòu)式。例如:
根據(jù)乙醇的分子式和各元素的化合價(jià),乙醇分子可能有兩種結(jié)構(gòu):
二、通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定乙醇的結(jié)構(gòu)式
為了確定乙醇究竟是哪一種結(jié)構(gòu),我們可以利用乙醇跟鈉的反應(yīng),做下面這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如右下圖所示。在燒瓶里放入幾小塊鈉,從漏斗中緩緩滴入一定物質(zhì)的量的無(wú)水乙醇。乙醇跟適量鈉完全反應(yīng)放出的H2把中間瓶子里的水壓入量筒。通過(guò)測(cè)量量筒中水的體積(應(yīng)包括由廣口瓶到量筒的導(dǎo)管內(nèi)的水柱的體積),就可知反應(yīng)生成的H2的體積。
討論2 下面是上述實(shí)驗(yàn)的一組數(shù)據(jù):
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù),怎樣推斷乙醇的結(jié)構(gòu)式是(1),還是(2)呢?
由于0.100 mol C2H6O與適量Na完全反應(yīng)可以生成
C2H6O與Na反應(yīng)能生成
中,有1個(gè)與其他5個(gè)是不同的。這一事實(shí)與(1)式不符,而與(2)式相符合。因此,可以推斷乙醇的結(jié)構(gòu)式應(yīng)為(2)式。
問(wèn)題與思考
1.確定有機(jī)物分子式一般有哪幾種方法?
2.運(yùn)用“最簡(jiǎn)式法”確定有機(jī)物分子式,需哪些數(shù)據(jù)?
3.如何運(yùn)用“商余法”確定烴的分子式?
問(wèn)題與思考(提示)
1、最簡(jiǎn)式法;直接法;燃燒通式法;商余法(適用于烴的分子式的求法等
2、 ①有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(或質(zhì)量比)
、跇(biāo)準(zhǔn)狀況下的有機(jī)物蒸氣的密度(或相對(duì)密度)
3、
則為烯烴,環(huán)烷烴.
、谌粲鄶(shù)=2,則為烷烴.
、廴粲鄶(shù)=-2,則為炔烴.二烯烴
、苋粲鄶(shù)=-6,則為苯的同系物.
若分子式不合理,可減去一個(gè)C原子,加上12個(gè)H原子
有機(jī)物分子式的確定典型例題
例題精講
【例1】實(shí)驗(yàn)測(cè)得某碳?xì)浠衔顰中,含碳80%、含氫20%,求該化合物的實(shí)驗(yàn)式。又測(cè)得該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量是30,求該化合物的分子式。
【解】:(1)實(shí)驗(yàn)式是表示化合物分子所含各元素的原子數(shù)目最簡(jiǎn)單整數(shù)比的式子,求化合物的實(shí)驗(yàn)式即是求該化合物分子中各元素原子的數(shù)目(N)之比。
一、有機(jī)物分子式的確定
=1∶3
該化合物的實(shí)驗(yàn)式是CH3。
(2)設(shè)該化合物分子中含有n個(gè)CH3,則:
該化合物的分子式是C2H6。
答:該碳?xì)浠衔锏膶?shí)驗(yàn)式是CH3,分子式是C2H6。
【例2】
【分析】根據(jù)實(shí)驗(yàn),該有機(jī)物燃燒的產(chǎn)物只有CO2和H2O,因此,該有機(jī)物中一定含有C和H;至于O,由于其可能全部來(lái)自于燃燒時(shí)空氣所提供的氧氣,也可能來(lái)自于該有機(jī)物本身。因此,該有機(jī)物分子中是否含有O,還需要通過(guò)計(jì)算反應(yīng)物中C、H質(zhì)量之和并與該有機(jī)物質(zhì)量進(jìn)行比較后,才能作出判斷。該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量,則可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)出的相對(duì)密度來(lái)求。
【解】:(1)求
C: C → CO2
12 44
m(C)
=
H: 2H → H2O
2 18
m(H)
=
m(C)+m(H)=
該有機(jī)物中C的質(zhì)量與H的質(zhì)量之和(
(
m(O)=m(A)-m(C)-m(H)
=
=
。2)求該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量:
Mr(A)=d×Mr(空氣)
=1.6×29
=46
。3)求該有機(jī)物分子中各元素原子的數(shù)目:
答:該有機(jī)物的分子式是C2H6O。
【例3】
【解】:飽和一元醇的通式為CnH2n+1OH,該一元醇的摩爾質(zhì)量為
M(A)。
=
該一元醇的相對(duì)分子質(zhì)量是60。
根據(jù)該一元醇的通式,有下列等式:
12n+2n+1+16+1=60
n=3
答:該一元醇的分子式是C3H7OH。
[例4] 某烴含碳?xì)鋬稍氐馁|(zhì)量比為3∶1,該烴對(duì)H2的相對(duì)密度為8,試確定該烴的分子式.
分析:解法一:Mr=2×8=16,M=
二、通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定乙醇的結(jié)構(gòu)式
所以該烴的分子式為CH4.
解法二:烴分子中C、H原子個(gè)數(shù)比為:
最簡(jiǎn)式為CH4,式量為16.
因?yàn)镸r=16,故該烴的分子式為CH4.
答案:CH4
[例5] 已知第一種氣態(tài)有機(jī)物在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為
分析:計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量有三種不同方法
1.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的密度計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況的氣體密度計(jì)算氣體的摩爾質(zhì)量,其數(shù)值即為相對(duì)分子質(zhì)量.M=22.4×d 如第一種有機(jī)物 M=22.4×2.59=58
2.根據(jù)氣體相對(duì)密度計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量.M=DA×MA用相對(duì)密度乘相對(duì)氣體的相對(duì)分子質(zhì)量.如第二種有機(jī)物M=1.87×29=54
3.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,一定質(zhì)量氣體的體積計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量.
答案:58、54、 44
[例6] 某氣態(tài)碳?xì)浠衔镏泻?5%,它的密度是同溫同壓下氫氣密度的8倍,求有機(jī)物的分子式.
分析:計(jì)算推斷分子式此題有三種方法
1.基本方法:先根據(jù)測(cè)得的氣體密度計(jì)算氣體的摩爾質(zhì)量,然后計(jì)算1mol氣態(tài)有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量,最后確定該氣態(tài)有機(jī)物的分子式.M=8×2=16
所以該有機(jī)物的分子式為CH4
2.最簡(jiǎn)式法:根據(jù)已知先求出摩爾質(zhì)量,再據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出碳?xì)湓觽(gè)數(shù)比,然后找到最簡(jiǎn)式式量與相對(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系,最后確定分子式. M=8×2=16
所以最簡(jiǎn)式為CH4 其式量=16
設(shè)分子式為(CH4)n
因?yàn)樽詈?jiǎn)式式量=相對(duì)分子質(zhì)量
所以分子式就是最簡(jiǎn)式,即為CH4
3.商余法:根據(jù)碳?xì)浠衔镏袑?duì)其相對(duì)分子質(zhì)量碳、氫原子的影響大小,用碳相對(duì)原子質(zhì)量除以相對(duì)分子質(zhì)量,所得商的整數(shù)部分就是烴分子中所含碳原子數(shù)的最大值,而余數(shù)就是氫原子數(shù)的最小值.注意從為CH4
[例7] 某烴
A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C6H12
分析:本題是計(jì)算推斷分子式的又一種類(lèi)型,就是利用烴的完全燃燒反應(yīng)方程式列出比例式求解類(lèi)型.設(shè)烴分子式為CxHy,則有
解得 x=6 y=12
答案: D.
[例題8]
分析:根據(jù)實(shí)驗(yàn),該有機(jī)物燃燒的產(chǎn)物只有CO2和H2O,因此,該有機(jī)物中一定含有C和H;至于O,由于其可能全部來(lái)自于燃燒時(shí)空氣所提供的氧氣,也可能來(lái)自于該有機(jī)物本身.因此,該有機(jī)物分子中是否含有O,還需要通過(guò)計(jì)算反應(yīng)物中C、H質(zhì)量之和并與該有機(jī)物質(zhì)量進(jìn)行比較后,才能作出判斷.該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量,則可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)出的相對(duì)密度來(lái)求.
。1)求
C: C ――→ CO2
12 44
m(C)
=
H: 2H ――→ H2O
2 18
m(H)
=
m(C)+m(H)=
該有機(jī)物中C的質(zhì)量與H的質(zhì)量之和(
m(O)=m(A)-m(C)-m(H)
=
=
。2)求該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量:
Mr(A)=d×Mr(空氣)
=1.6×29
=46
。3)求該有機(jī)物分子中各元素原子的數(shù)目:
答案:該有機(jī)物的分子式是C2H6O.
[例9] 標(biāo)準(zhǔn)狀況下,密度為
分析:本題是在已知有機(jī)物完全燃燒時(shí),涉及的有關(guān)物質(zhì)量關(guān)系,判斷其分子組成的典型定量計(jì)算題.其解法有三種.
第一種解法是通過(guò)該烴燃燒生成的CO2和H2O的量,即本題中燃燒生成氣體經(jīng)過(guò)NaOH溶液和無(wú)水氯化鈣后,兩者增重的量,計(jì)算出烴中的C、H元素的質(zhì)量比,進(jìn)而求得實(shí)驗(yàn)式.再根據(jù)題中該氣態(tài)烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度,求得其相對(duì)分子質(zhì)量.最后由實(shí)驗(yàn)式和相對(duì)分子質(zhì)量.判斷它的分子組成.然而本題所給數(shù)據(jù),求得實(shí)驗(yàn)式為CH4.依據(jù)烴的分子組成中,C原子個(gè)數(shù)為n時(shí),H原子的最多個(gè)數(shù)不大于(2n+2)個(gè)的規(guī)律,即可確定此實(shí)驗(yàn)式就是所求的分子式.
第二種解法是通過(guò)烴的燃燒通式:
計(jì)算該烴1mol完全燃燒時(shí),生成CO2和H2O物質(zhì)的量,從而求得烴分子中C、H元素原子個(gè)數(shù),求得其分子式
第三種解法是由本題特點(diǎn)決定的解法特例.即通過(guò)該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度、計(jì)算相對(duì)分子質(zhì)量為16.而相對(duì)分子質(zhì)量為16的烴,是相對(duì)分子質(zhì)量最小的甲烷,其分子式為CH4.
如上各解法均可求得該烴為甲烷,就可畫(huà)出表示甲烷分子空間結(jié)構(gòu)的正四面體分子構(gòu)型.
答案:
解法1:
設(shè)該烴中C、H元素的質(zhì)量分別為x、y g.
根據(jù)題意和題中數(shù)據(jù):
CO2 ~ C H2O ~ 2H
44∶1.1=12∶x 18∶0.9=2∶y
x=0.3(g) y=0.1(g)
烴中C、H元素原子個(gè)數(shù)比
該烴實(shí)驗(yàn)式為CH4,式量為16.
該烴相對(duì)分子質(zhì)量=0.717×22.4=16
該烴分子式為CH4,其分子空間結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)下一解法的解題過(guò)程.
解法2:
設(shè)該烴為CmHn.此烴1mol完全燃燒生成CO2和H2O分別為xg和yg.
0.56∶22.4=1.1∶x 0.56∶22.4=0.9∶y
x=44(g) y=36(g)
該烴分子式為CH4.其分子空間結(jié)構(gòu)示意圖為
解法3:
該烴摩爾質(zhì)量=0.717×22.4=16(g/mol),只能是有機(jī)物中相對(duì)分子質(zhì)量最小的CH4.
[答案](略).
[例10] 標(biāo)準(zhǔn)狀況下
燒方程式列方程求解.
設(shè)混氣中烯烴為xmol,則CO為(0.2-x)mol.
答案:烯烴分子式為C4H8.
[例11] 某有機(jī)物的蒸氣完全燃燒時(shí)需三倍于其體積的氧氣,產(chǎn)生二倍于其體積的CO2,該有機(jī)物可能是 [ ].
A.C2H4 B.C2H5OH C.CH3CHO D.CH3COOH
分析:首先判斷為C2化合物,但無(wú)助于選擇,因?yàn)?個(gè)選項(xiàng)均是C2化合物,故關(guān)鍵是利用耗氧量進(jìn)行選擇.關(guān)于耗氧量的選擇有兩種解法求解.
解法一 用通式求解.由:
得:A.C2H4~3O2 B.C2H5OH~3O2
解法二 用“氫二氧一可內(nèi)消”原則求解.關(guān)于(B)、(C)、(D)三項(xiàng),均是烴的含氧衍生物,不必用常規(guī)關(guān)系式CxHyOz~(x+
CxHy(z可為0),即:(B)C2H5OH~C2H4(C)CH3CHO~C2H2(D)CH3COOH~C2
答案:AB
[例12] mg的飽和一元醇,在氧氣中完全燃燒后,產(chǎn)生
(1)試確定該醇的化學(xué)式.
。2)m的值是多少?
分析:根據(jù)mg飽和一元醇燃燒后產(chǎn)生的水和CO2的量可分別求得mg飽和一元醇中H和C的物質(zhì)的量,二者之比正好等于飽和一元醇通式CnH2n+2O中2n+2與n的比,于是可求得n值,從而就能確定其化學(xué)式.再根據(jù)化學(xué)式和其燃燒方程式及產(chǎn)生CO2或水的差,就能求出m的值.
。1)設(shè)飽和一元醇的化學(xué)式為CnH2n+2O
該飽和一元醇的化學(xué)式為C3H8O.
60∶m=3∶
答案:(1)C3H8O
(2)m=12
實(shí)戰(zhàn)演練
一、選擇題?
1.常溫常壓下,等質(zhì)量的以下各烴分別在足量的O2充分燃燒,消耗O2最多的是( );等物質(zhì)的量的下列各烴分別在足量O2中充分燃燒,消耗O2最多的是( )?
A.甲烷 B.乙烯 C.丙炔 D.丁烷?
A.CH4
B.C2H
3.充分燃燒等物質(zhì)的量的下列有機(jī)物,在相同條件下需要氧氣最多的是( )?
A.C4H8O2
B.C4H
4.充分燃燒等質(zhì)量的下列各組有機(jī)物,在相同條件下需O2的體積不完全相同的一組是( )?
A.乙炔、苯 B.乙醇、甲醚(CH3-O-CH3)?
C.丙炔、異丙苯 D.環(huán)丙烷、丙醇?
5.某有機(jī)物在氧氣中完全燃燒時(shí),其蒸氣與消耗的氧氣及生成的二氧化碳在同溫同壓下的體積比為1∶4∶3,該有機(jī)物不可能是( )?
A.C3H4
B.C3H8O
6.一定量的某有機(jī)物完全燃燒后,將燃燒產(chǎn)物通過(guò)足量的石灰水,經(jīng)過(guò)濾可得沉淀
A.乙烯 B.乙二醇 C.乙醇 D.乙醚?
7.經(jīng)測(cè)定C3H7OH和C6H12組成的混合物中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%,則此混合物中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是( )?
A.78% B.22% C.14% D.13%?
8.某有機(jī)物含C52.2%,含H13.0%;該有機(jī)物
A.C2H6O
B.C2H4O
二、填空題?
9.某烴含C元素為83%,則該烴的分子式為_(kāi)___________,若某烴的分子量為128,則分子式可能為_(kāi)___________或____________。?
10.若A、B都是可燃物,當(dāng)①A、B是兩種分子量不等的無(wú)機(jī)物,相同條件下混合后總體積一定;②A(yíng)、B是兩種分子量相等的有機(jī)物,相同條件下混合后,總質(zhì)量一定。符合上述情況的A、B混合物,無(wú)論A、B以何種比例混合,完全燃燒后消耗氧氣的質(zhì)量不變。試分別寫(xiě)出符合上述情況的無(wú)機(jī)物分子式和有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式各一組,并說(shuō)明A、B應(yīng)滿(mǎn)足的條件:
(1)無(wú)機(jī)物一組的分子式____________、____________;應(yīng)滿(mǎn)足的條件是_________。?
(2)有機(jī)物一組的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式____________、____________;應(yīng)滿(mǎn)足的條件是___________。
11.各寫(xiě)二種你學(xué)過(guò)的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式,其燃燒后產(chǎn)生CO2、H2O(g)體積比符合下列比值的?(1)V(CO2)/V(H2O)=2?
有____________ ____________?
(2)V(CO2)/V(H2O)=1/2?
有____________ ____________?
12.某烴分子中碳和氫的質(zhì)量比為5∶1,則該烴的分子式為_(kāi)___________推導(dǎo)理由是:____________?
13.已知分子式符合[(CO)n(H2O)m](n和m均為正整數(shù))的各種有機(jī)物,它們完全燃燒時(shí)消耗的O2和生成的CO2的體積比總是1∶2,現(xiàn)有一些含C、H、O三種元素的有機(jī)物,它們完全燃燒時(shí)的消耗O2和生成CO2的體積比是3∶4,若它們的分子式用[(CxOy)n(H2O)m]表示。
(1)[(CxOy)n(H2O)m](m、n均為正整數(shù))中,x=____________,y=____________
(2)這些有機(jī)物中相對(duì)分子質(zhì)量最小的化合物的分子式是____________?
(3)某兩種碳原子數(shù)相同的上述有機(jī)物,它們的相對(duì)分子質(zhì)量分別為a和b(a<b),則b-a必定是____________(填一個(gè)數(shù)字)的整數(shù)倍。?
14.在常溫下的一密閉容器中先放入1.56gNa2O2,然后再通入O2,再通入C2H6,用電火花引燃,直至反應(yīng)完全為止,恢復(fù)到原溫度,容器內(nèi)壓強(qiáng)近似為零。?
(1)相同條件下,通入O2和C2H6的體積比的取值范圍是____________?
(2)通入O2的量不能超過(guò)____________________g
(1)試推斷該有機(jī)物的分子式?
(2)若0.2mol該有機(jī)物恰恰將與
16.某種橡膠分解產(chǎn)物為碳?xì)浠衔。?duì)這種碳?xì)浠衔镒鲆韵聦?shí)驗(yàn):(1)若取一定量該碳?xì)浠衔锿耆紵,使燃燒后的氣體通過(guò)盛濃H2SO4的洗氣瓶;增重
(1)該碳?xì)浠衔锏慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)___________,名稱(chēng)為_(kāi)___________。?
(2)該橡膠的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)____________,名稱(chēng)為_(kāi)___________?
一、1.AD 2.B 3.B 4.D 5.D 6.BC 7.C 8.A?
二、9.C4H10,C9H20或C10H8?
10.(1)CO、H2,物質(zhì)的量相同,耗O2的量相同?
(2)C2H5OH,CH3―O―CH3,必須是同分異構(gòu)體?
11.(1)CH≡CH,,(2)CH4,CH3OH
12.C5H12;設(shè)該烴的分子式為CxHy,則有=5/1則x/y=5/12所以分子式為C5H12
13.(1)x=2,y=1 (2)C2H2O2 (3)18
14.(1)1≤V(O2)/V(C2H6)≤2.5?
當(dāng)只有CO2與Na2O2反應(yīng)時(shí),則應(yīng)通入的O2最多,由2C2H6+5O2+4Na2O2→4Na2CO3+6H2O(l)得V(O2)/V(C2H6)=5/2=2.5?
當(dāng)C2H6燃燒后產(chǎn)生的CO2和H2O均全部與Na2O2反應(yīng)時(shí),則通入的O2應(yīng)最少,由方程式C2H6+O2+5Na2O2→2Na2CO3+6NaOH得V(O2)/V(C2H6)=1/1
故O2與C2H6的體積比x的取值范圍為1≤V(O2)/V(C2H6)≤2.5
(2)0.8?
n(Na2O2)==0.02mol由
=n(O2)=0.025mol故通入O2的質(zhì)量不能超過(guò)
15.(1)n(H2O)==0.6moln(CO2)==0.4mol?
CuO + CO = Cu + CO2 △m(減量)?
1mol
1mol
n(CO)
∴實(shí)際有機(jī)物燃燒產(chǎn)生的CO2為:0.4-0.2=0.2mol?
∴0.2mol有機(jī)物中含1mol有機(jī)物中C∶H∶O=2∶6∶2
故有機(jī)物分子式為:C2H6O2?
(2)n(Na)= =0.4mol,0.2mol有機(jī)物能和0.4molNa反應(yīng)
所以該有機(jī)物為二元醇,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HO―CH2―CH2―OH?
16.(1)
2-甲基-1,3-丁二烯(或異戊二烯)?
(2)?聚異戊二烯?
百度致信 - 練習(xí)冊(cè)列表 - 試題列表
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報(bào)平臺(tái) | 網(wǎng)上有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 電信詐騙舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉歷史虛無(wú)主義有害信息舉報(bào)專(zhuān)區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報(bào)專(zhuān)區(qū)
違法和不良信息舉報(bào)電話(huà):027-86699610 舉報(bào)郵箱:58377363@163.com