有機(jī)化合物分子式的確定

1、高中化學(xué)有機(jī)化合物分子式的確定編稿老師佘平平一校林卉二校黃楠審核王慧姝【考點(diǎn)精講】1. 元素分析碳、氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定一般來說，有機(jī)物完全燃燒后，各元素的對(duì)應(yīng)產(chǎn)物為：CCO2，HH2O，將樣品置于氧氣流中燃燒，燃燒后生成的水和二氧化碳分別用吸水劑和堿液吸收，稱重后即可分別計(jì)算出樣品中碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的確定。依據(jù)碳?xì)溲醯馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)可求出該物的實(shí)驗(yàn)式。2. 相對(duì)分子質(zhì)量的測定（）質(zhì)譜法原理樣品分子分子離子和碎片離子到達(dá)檢測器的時(shí)間因質(zhì)量不同而先后有別質(zhì)譜圖質(zhì)荷比：分子離子與碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。最大的數(shù)據(jù)即為有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量。由質(zhì)譜圖判斷該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為

2、92。（2）其他確定相對(duì)分子質(zhì)量的方法：Mm/n 根據(jù)有機(jī)蒸氣的相對(duì)密度D，M1DM2 標(biāo)況下有機(jī)蒸氣的密度為g/L，M22.4L/mol·g/L3. 確定有機(jī)物分子式的一般方法（1）實(shí)驗(yàn)式法：根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個(gè)數(shù)比（最簡式）。求出有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（相對(duì)分子質(zhì)量）。（2）直接法：求出有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（相對(duì)分子質(zhì)量）。根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接求出1mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量。【典例精析】例題1 已知某有機(jī)物A的實(shí)驗(yàn)式為C2H4O，其質(zhì)譜圖如圖所示：（1）該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是。（2）該有機(jī)物的分子式為。思路導(dǎo)航：（1）質(zhì)譜圖最右方的E

3、峰是分子離子產(chǎn)生的，所以其相對(duì)分子質(zhì)量為88。（2）有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)及相關(guān)結(jié)論官能團(tuán)確定結(jié)構(gòu)式。如能使溴的四氯化碳溶液褪色的有機(jī)物分子中可能含有CC，不能使溴的四氯化碳溶液褪色卻能使酸性高錳酸鉀溶液褪色的可能是苯的同系物等。實(shí)驗(yàn)式是C2H4O，可推出其分子式為C4H8O2。答案：（1）88（2）C4H8O2例題2 某有機(jī)物A 3.0 g，完全燃燒后生成3.6 g水和3.36 L CO2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），已知該有機(jī)物的蒸氣對(duì)氫氣的相對(duì)密度為30，求該有機(jī)物的分子式。思路導(dǎo)航： （1）求有機(jī)物A中各元素的質(zhì)量：m（C）×12 g·mol11.8 g。m（H）×2×

4、;1 g·mol10.4 g。因m（C）m（H）2.2 g3.0 g，則有機(jī)物A中含有O元素，其質(zhì)量為m（O）3.0 g2.2 g0.8 g。（2）求有機(jī)物A的實(shí)驗(yàn)式：n（C）n（H）n（O）381。則有機(jī)物A的實(shí)驗(yàn)式為C3H8O。（3）求有機(jī)物A的相對(duì)分子質(zhì)量：Mr（A）30×260。（4）求有機(jī)物A的分子式：由（C3H8O）n60，可得n1。故有機(jī)物A的分子式為C3H8O。答案：C3H8O例題3 某有機(jī)化合物A的相對(duì)分子質(zhì)量（分子量）大于110，小于150。經(jīng)分析得知，其中碳和氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為52.24%，其余為氧。請回答：（1）該化合物分子中含有幾個(gè)氧原子，為什么？

5、_。（2）該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量（分子量）是_；（3）該化合物的化學(xué)式（分子式）是_；（4）該化合物分子中最多含_個(gè)羰基。思路導(dǎo)航：本題屬計(jì)算型有機(jī)推斷題，該題的切入點(diǎn)是A的相對(duì)分子質(zhì)量大于110小于150，由C、H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和推出O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從而求出分子式。本題主要考查學(xué)生的計(jì)算推斷能力，同時(shí)考查了學(xué)生對(duì)有機(jī)物組成及官能團(tuán)的推斷能力。A中O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為152.24%47.76%。若A的相對(duì)分子質(zhì)量為150，其中O原子個(gè)數(shù)為4.477 5；若A的相對(duì)分子質(zhì)量為110，其中O原子個(gè)數(shù)為3.283 5。實(shí)際O原子個(gè)數(shù)介于3.283 5和4.477 5之間，即O原子個(gè)數(shù)為4。A的相對(duì)分子質(zhì)量為13

6、4。其中C、H的相對(duì)原子質(zhì)量之和為13416×470，可確定分子式為C5H10O4。C5H10O4與5個(gè)C原子的飽和衍生物（可表示為C5H12On）比較可知，分子中最多含有1個(gè)羰基。答案：（1）4個(gè)；因?yàn)?10A的相對(duì)分子質(zhì)量150，氧在分子中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為152.24%47.76% 110×47.76%52.5150×47.76%71.6所以52.5分子中氧原子的相對(duì)質(zhì)量之和71.6，又因?yàn)橹挥兴膫€(gè)氧原子的相對(duì)質(zhì)量之和為64，符合上述不等式，所以化合物A中含有4個(gè)氧原子。（2）134（3）C5H10O4（4）1【總結(jié)提升】確定有機(jī)物分子式的方法：（1）常見的實(shí)驗(yàn)式

7、（最簡式）最簡式對(duì)應(yīng)物質(zhì)CH乙炔和苯CH2烯烴和環(huán)烷烴CH2O甲醛 乙酸 甲酸甲酯 葡萄糖 果糖 （2）常見相對(duì)分子質(zhì)量相同的有機(jī)物同分異構(gòu)體的相對(duì)分子質(zhì)量相同；含有n個(gè)碳原子的醇與含（n1）個(gè)碳原子的同類型羧酸和酯的相對(duì)分子質(zhì)量相同；含有n個(gè)碳原子的烷烴與含（n1）個(gè)碳原子的飽和一元醛（或酮）的相對(duì)分子質(zhì)量相同。（3）“商余法”推斷有機(jī)物的分子式 （設(shè)有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為M）將碳原子數(shù)依次一個(gè)個(gè)減少，每減少一個(gè)碳原子即增加12個(gè)氫原子；每減少一個(gè)碳原子，四個(gè)氫原子即增加一個(gè)氧原子，如此可推斷有機(jī)物可能的分子式。（4）根據(jù)題給特殊條件確定有機(jī)物的分子式含氫量最高的烴為甲烷；通常情況下，烴的含

8、氧衍生物為氣態(tài)的是甲醛；對(duì)于烴類混合物，平均每個(gè)分子中所含碳原子數(shù)小于2，則該烴類混合物中一定含有甲烷；同溫同壓（溫度高于100）的烴燃燒前后，氣體體積不變，則烴分子中氫原子數(shù)為4；若實(shí)驗(yàn)式的碳?xì)湓訑?shù)之比符合烷烴的通式，該實(shí)驗(yàn)式就是分子式。（答題時(shí)間：20分鐘）1. 二甲醚和乙醇是同分異構(gòu)體，其鑒別可采用化學(xué)方法及物理方法，下列方法中不能對(duì)二者進(jìn)行鑒別的是 （）A. 利用金屬鈉或金屬鉀 B. 利用質(zhì)譜法C. 利用紅外光譜法 D. 利用核磁共振氫譜2. 某有機(jī)物在氧氣中充分燃燒，生成水蒸氣和CO2的物質(zhì)的量之比為11，由此可以得出的結(jié)論是（）A. 該有機(jī)物分子中C、H、O原子個(gè)數(shù)比為123B.

9、 分子中C、H原子個(gè)數(shù)比為12C. 有機(jī)物中必定含有氧D. 有機(jī)物中一定不含氧3. 兩種烴A、B取等質(zhì)量完全燃燒，生成CO2與消耗O2的量相同，這兩種烴之間的關(guān)系正確的是（）A. 一定互為同分異構(gòu)體 B. 一定是同系物，有相同的通式C. 實(shí)驗(yàn)式相同 D. 只能是同種物質(zhì)4. 若1 mol某氣態(tài)烴CxHy完全燃燒，需用3 mol O2，則（）A. x2，y2 B. x2，y4C. x3，y6 D. x3，y85. 已知某種有機(jī)物X有如下性質(zhì)：X不和碳酸氫鈉反應(yīng)；X的蒸氣對(duì)H2的相對(duì)密度為46.0；取1.84 gX與過量的金屬鈉完全作用后，生成672 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體；一定質(zhì)量的X完全燃燒后，

10、產(chǎn)生的氣體依次通過濃硫酸和堿石灰，使兩者的質(zhì)量分別增加36.0 g和66.0 g，則X的結(jié)構(gòu)簡式為_。1. B 【解析】乙醇遇鈉或鉀產(chǎn)生氫氣，而二甲醚無明顯現(xiàn)象，A可鑒別；利用紅外光譜法可確定化學(xué)鍵或官能團(tuán)，C可鑒別；利用核磁共振氫譜可以推知分子中有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目，D可鑒別；利用質(zhì)譜法只能確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，而二甲醚和乙醇的相對(duì)分子質(zhì)量相同，B不能鑒別。2. B 【解析】因生成的CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為11，則n（C）n（H）1（1×2）12。但無法判斷有機(jī)物分子中是否含有氧元素，所以只有選項(xiàng)B是正確的，答案選B。3. C 【解析】等質(zhì)量的烴A、B完全燃燒消耗O2的量與生成CO2的量相同，說明二者的實(shí)驗(yàn)式相同，二者可能是同系物，也可能是同分異構(gòu)體，但不能是同種物質(zhì)，因此答案選C。4. B 【解析】根據(jù)反應(yīng)方程式CxHy（x）O2xCO2H2O，1 mol烴CxHy完全燃燒，消耗O2的量為x3，經(jīng)討論，當(dāng)x2，