有機(jī)化學(xué)————有機(jī)物分子式的確定

1、有機(jī)化學(xué)有機(jī)物分子式的確定一有機(jī)物組成元素的判斷某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有CQ和H2O，則其組成兀素可能為 C H或C、H、0。欲判定該有機(jī)物中是否含氧元素，首先應(yīng)求出產(chǎn)物CQ中碳元素的質(zhì)量及 H2O中氫元素的質(zhì)量，然后將碳、氫元素的質(zhì)量之和與原有機(jī)物質(zhì)量比較， 若兩者相等，則原有機(jī)物的組成 中不含氧；否則，原有機(jī)物的組成含氧。二、有機(jī)物分子式的確定1、根據(jù)最簡(jiǎn)式和分子量確定分子式例1:某有機(jī)物中含碳 40%、氫6.7%、氧53.3%，且其分子量為90，求其分子式。例2:某烴中碳和氫的質(zhì)量比是24 : 5，該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是2.59g/L，寫(xiě)出該烴的分子式。注意：(1)某些特殊組成的最

2、簡(jiǎn)式，在不知化合物相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，也可根據(jù)組成特點(diǎn)確定其分子式。例如最簡(jiǎn)式為CH3的在機(jī)物，其分子式可表示為(CHs)n，僅當(dāng)n=2時(shí)，氫原子已達(dá)飽和，故其分子式為C2H6 o同理，最簡(jiǎn)式為CfO的有機(jī)物，當(dāng)n=2時(shí)，其分子式為C2H6O2 部分有機(jī)物的最簡(jiǎn)式中，氫原子已達(dá)飽和，則該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式即為分子式。例如最簡(jiǎn)式為CH4、CfC、C2H6O、C1H10O3等有機(jī)物，其最簡(jiǎn)式即為分子式。2、根據(jù)各元素原子個(gè)數(shù)確定分子式例1:嗎啡分子含 C: 71.58% H: 6.67% N : 4.91% ,其余為氧，其分子量不超過(guò) 300。 試確定其分子式。例2:實(shí)驗(yàn)測(cè)得某烴 A中含碳85.7%,含氫

3、14.3%。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L此化合物氣體的質(zhì)量 為14g。求此烴的分子式。3、根據(jù)通式確定分子式烷烴 CnH2n+2烯烴或環(huán)烷烴CnH2n炔烴或二烯烴 CnH2n-2苯及同系物 Cn H2 n-6用CnH2n-x (-2W xw 6)和相對(duì)分子量可快速確定烴或分子式如某烴的相對(duì)分子質(zhì)量為M，則有：12n+2n-x=M，整理得x=14n-M,當(dāng)x=-2時(shí)，則為烷烴；當(dāng)x=0時(shí)，則為烯烴或環(huán)烷烴；當(dāng)x=2時(shí)，則為炔烴或二烯烴；當(dāng)x=6時(shí)，則為苯及同系物。例：已知某烴的相對(duì)分子量為56,且此烴碳原子數(shù)為 4，確定此烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式?根據(jù)燃燒產(chǎn)物 CQ和H2O的相對(duì)大小來(lái)判斷烴或混合烴的組成. 分析

4、主要各類(lèi)烴燃燒生成的 CO2和 出0量的關(guān)系：烷烴GH2n + 2nCQ丿(n+ 1)H2O烯烴CiH2nnCQn H2O炔烴CnH2n - 2-nCQ 丿(n- 1)0苯及其共同物GH2n - 6 亠丿nCQ-(n- 3)H2O4、商余法確定分子式M/12得整數(shù)商和余數(shù)，商為可能的最大碳原子數(shù)，余數(shù)為最小的H原子數(shù)。1個(gè)碳原子即增加12個(gè)若H原子個(gè)數(shù)未達(dá)到飽和，則將碳原子數(shù)依次減少一個(gè)，每減少 H原子，直到分子中 H原子數(shù)達(dá)到飽和。例：相對(duì)分子量為128的烴的分子式是什么？ 5、根據(jù)化學(xué)方程式確定分子式利用燃燒的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算推斷，要抓住以下關(guān)鍵：氣體體積的變化氣體壓強(qiáng)的變化氣體密度的變

5、化混合物平均式量。同時(shí)可結(jié)合適當(dāng)?shù)姆椒?，如平均值法、十字交叉法、討論法等技巧。?guī)律如下：(1 )當(dāng)烴為混合物時(shí)，一般是設(shè)平均分子式，結(jié)合反應(yīng)方程式和體積求出平均組成，利用 平均值的含義確定混合烴可能的分子式。有時(shí)也利用平均分子量來(lái)確定可能的組成，此時(shí)， 采用十字交叉法計(jì)算較為簡(jiǎn)捷。例 有A、B兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體，對(duì)H2的相對(duì)密度為17常溫常壓下，取這種混合氣體10 mL與80 mL O2 (過(guò)量)混合，當(dāng)完全燃燒后恢復(fù)到原狀態(tài)，測(cè)得氣體的體積為70 mL.求：(1)混合氣體的平均組成；(2)兩種烴的可能組成及體積比.解析 設(shè)混合氣體的平均組成為平均相對(duì)分子質(zhì)量為麗由題意得 M=17X2=

6、34+ (蓋+魯心 a aCOz+y/2 H；0 AV M11 + ZA1010-F 80-701 + = 2* y=4,4代入+蘿=肌解得x= 2.5.平均組成為C2.5H4.由此可知一定含有炔烴.r CH.1、/ 05i2,51、GIL2 /、:L. 53/CH同理求得1-12 512、/C:2.51H:、a 5T/、合理rCzHE2、2C.同上H*8/、10 1 /昇.呂1 H2、異3C.2.541屯/' a 511ZT合理彳C同上2、/2Hi不合理，舍去.8/、2TC同上H同上.不合理，舍去.韋題正確答案J"CH1j C2H41 Jc皿1 J3L CjH 3皿T 1C

7、弘1 1CJIioT(2)兩混合烴，若平均分子量小于或等于26,則該烴中必含甲烷。(3)兩混合氣態(tài)烴，充分燃燒后，生成CQ氣體的體積小于2倍原混合烴的體積,可能的組合及體積比為:11 1則原混 合烴中必有 CH4;若生成水的物質(zhì)的量小于2倍原混合烴的物質(zhì)的量，則原混合烴中必有C2H2。(4)(溫度在100C以上)氣體混合烴與足量的氧氣充分燃燒后，若總體積保持不變，則原 混合烴中的氫原子平均數(shù)為 4;若體積擴(kuò)大，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)大于4;若體積縮小，則原混合烴中氫原子平均數(shù)小于4，必有C2H2。zz根據(jù)混合鏈烴完全燃燒生成的nCQ和nH20的多少來(lái)判斷混合烴的可能組成.(1) 當(dāng)nH20

8、> nCO2時(shí)，一定會(huì)有烷烴，也可能有烯烴、炔烴.可能組合及各類(lèi)烴的關(guān)系: 烷繪n 燒=UH£ - I1CQ1烯坯n 烷一n 烘=niwmcoi當(dāng)nH20= nC02,其可能的組合為均為烯烴n JR=n 烘 烷繪= 烷煙烯煙L烘繪丿(3)當(dāng)nC02> nH20可能組合，則一定有炔烴. 均為烘煙 煥疑 n =ncos-nH3oI烯桂 煥婭、烷炷 丨 n煥一n烷=nc(bdh£ 煥煙<烯繪L烷疑思考：以上的各種關(guān)系如何推出？提示：設(shè)烷烴含 x mol,烯烴含y mol，炔烴 z mol. 每一種烴燃燒生成的 n出0 nCQ = A nCnH2n+2 n CQ+

9、 (n + 1)出0Ani11xxCnH2nn CQ+n H?OAn210y0CnH2n - 21nCQ + (n 1)H2OAn31(1) 若組成為烷烴和烯烴的混合物總：n H2O nCC2=° ni + n? = x= n 烷(2) 若組成為烷烴和炔烴的混合物總：nH20 nCO2= 片 + A n3= x z= n 烷一n 炔其它同理可得.例充分燃燒3L甲烷、乙烯、乙炔組成的混合物氣體，生成7LCQ和4.82g水(氣體體積為 S.T.P測(cè)定)，則原混合物氣體中甲烷、乙烯、乙炔的體積比可能是()A .1:1:1B .1:2:3C .3:2:1D .3:1:2解析 ncos=o.

10、31 Uoi)22.4門(mén)壓0 =筈二6 27 (mol)nCQ > n H2O n烷vn炔正確答案：B.(5)當(dāng)條件不足時(shí)，可利用已知條件列方程，進(jìn)而解不定方程，結(jié)合烴CxHy中的x、y為正整數(shù)，烴的三態(tài)與碳原子數(shù)相關(guān)規(guī)律(特別是烴為氣態(tài)時(shí)，xw 4)及烴的通式和性質(zhì)，運(yùn)用討論法，可簡(jiǎn)捷地確定烴的分子式。6、運(yùn)用等效原理推斷有機(jī)物的分子組成進(jìn)行等量代換確定出同式量其他烴或烴的衍生物的化學(xué)式：(1) 1個(gè)C原子可代替12個(gè)H原子；(2) 1個(gè)O原子可代替16個(gè)H原子或1個(gè)CH4”基團(tuán)；(3) 1個(gè)N原子可代替14個(gè)H原子或1個(gè)Cf”基團(tuán)，注意H原子數(shù)要保持偶數(shù)。例：某有機(jī)物分子中含有 40

11、個(gè)電子，它燃燒時(shí)只生成等體積的 CO2和H2O(g)該有機(jī)物 若為烴，分子式為 若為烴的衍生物，分子式為解析：先求出烴的分子式.根據(jù)題意，生成的CQ和H2O(g)體積相等，可設(shè)該烴分子式為(CH2)n,而 CH?含 8e.故為 C5H10.推斷烴的含氧衍生物一個(gè)O原子含8e,正好相當(dāng)于CH2所含電子數(shù)(等效原理) 即OCH2故可用一個(gè)O代替一個(gè)CH2進(jìn)行變換+0+04-0QH.Oj的合理結(jié)構(gòu)可為C-C-OH0H輕基乙酸)若已知有機(jī)物的式量、耗氧量、電子數(shù)，均可據(jù) Cf的式量(14)、耗氧量(1.5)、電子數(shù)(8)確 定有機(jī)物的分子式。如：(1)某烴的式量是128,則128/14=9 2，則此烴

12、則此烴含 9個(gè)CH?和2個(gè)H,其分子式為C9H20、C10H8zz某烴1mol充分燃燒耗氧 7.5mol則7.51.5=5，則此烴分子含 5個(gè)CH，其分子式為 GHio , 由等量變換（4個(gè)H耗氧量與1個(gè)C同）可得變式C6H6。某烴分子中含 42個(gè)電子，則478=52, 5表示該烴含5個(gè)CH2,2表示余2個(gè)電子即表示 除5個(gè)Cf外還有2個(gè)H,其分子式為C5H12，由等量變換（6個(gè)H含電子數(shù)與1個(gè)C同）可得 變式 C6H6。例：常溫有A、B兩份混和氣體，A是烷烴R與足量。2的混合氣體；B是烷烴R與炔烴Q及 足量02的混合氣體，各取 2.24升A、B引燃，充分燃燒后氣體總體積 A仍為2.24升，B為 2.38 升.（同溫同壓且 t> 100C）求：烷烴R和炔烴Q的分子式2.24升B中，R所允許最大值.解/ A燃燒前后厶Vg= 0且t > 100 C烷烴R中H原子數(shù)為4，可推出R 一定為CH4.又B燃燒V后V前=厶Vg>0，設(shè)B的平均組成為 CxHy則y>4Q 的通式為 CnH2n2./ Q為氣態(tài)（常溫）. n<4而 y> 4.即 2n 2> 4.n>