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第三节 有关有机物计算 【说明】 在有机化学中，定量计算的内容主要包括：根据反应方程式，特别是要有机物燃烧的反应，计算有关反应物和生成物的量；根据有关物质的量值，判断有机分子中官能团的数目；或利用有机分子中官能团的数目，计算相对分子质量或其它有关的量值；通过定量计算判断有机物的分子组成。【误点及纠错】1审题不清，错选选项。【题例】质量相同的下列烃完全燃烧时耗氧量最多的是 （ ） A、CH4 B、C2H4 C、C3H4 D、C6H6【纠错】设该烃的分子式为CxHy 根据烃燃烧反应的方程式：CxHy+ (x + )O2xCO2 + H2O(液) 相同物质的量的烃燃烧时耗氧量的大小决定于x+y/4选择D。实际相同质量的烃燃烧时，含氢质量分数越大，耗氧量越大，应选择A作为本题的正确答案。2有机物完全燃烧条件不明确【题例】（96全国）120时，1体积某烃和4体积O2混合，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，体积不变，该烃分子式中所含的碳原子数不可能是 ( D) A. 1B. 2C. 3D. 4【纠错】设该烃的分子式为CxHyCxHy+ (x + )O2xCO2 + H2O(气) V 1 (x + ) x (1 )由于燃烧前后体积不变,则(1 )=0,即求得y=4同时，根据烃在O2中完全燃烧，所以O2是适量或过量的。故有：(x+)4 将y=4带入即得x3。所以选择正确答案D。易错点:许多同学因为对烃反应前后温度都是1200C,所以H2O为气态,要计体积,在相同状况下气体的体积比就等于气体物质的物质的量之比,则无论O2是否过量,每1体积CXHY只与X+Y/4体积O2反应,生成X体积CO2和Y/2体积水蒸气,体积变量肯定为1-Y/4,只与分子式中氢原子数量有关. 即由于反应前后体积不变,即1-Y/4=0,立刻得到分子式为CXH4,同时对完全燃烧条件(x+ )4 的判断不明确，单纯将含碳由1至4的各种烃的分子式代入燃烧方程,运算量大而且未必将所有可能性都找得出。错选C或B或A。3有机物通式和混合物平均化学式的判断不清。【题例】：某混合物由乙、苯、苯乙烯和乙醛组成，混合物中碳的质量分数为72%，则氧的质量分数为 （ ） A 19.6% B 28% C 22% D 无法计算【纠错】:混合物写成:C2H 2 C6H6 C8H8 C2H4O 即可表示为(CH)x(H2O)y,则氧的质量分数为:w(O)=1-72%=19.6%。容易出错的是学生解题时不能根据两机物的化学式写出混合物的化学式（CH）x(H2O)y，由含碳质量分数72%，求出氢的质量分数为6%，从而求出氧的质量分数为22%而造成错选C。4反应过程不明确,物质量判断错误。【题例】：（91三南）将100 mL H2、C2H6和CO2的混和气体与300 mL O2混和点燃，经充分反应并干燥后，总体积减少100 mL。再将剩余的气体通过碱石灰吸收，体积又减少100 mL。上述体积均在同温同压下测定。求原混和气体中各组分的体积。【纠错】. 正确解答：设原混和气体中H2、C2H6、CO2的体积分别为V1、V2、V3。由题意得：V1V2V3100 mL 根据化学方程式：2H2O22H2O； 2C2H67O24CO26H2O产物经干燥后由H2燃烧而引起的体积减少为V10.5V11.5V1 由C2H6燃烧而引起的体积减少为 V23.5V22V22.5V2 1.5V12.5V2100 mL 由C2H6燃烧而产生的CO2体积为2V2 2V2V3100 mL 解、联立的方程组，得V125 mL；V225 mL；V350 mL 错误解答：混合物燃烧经充分反应并干燥后，总体积减少100 mL，认为这100 mL就是生成的水的体积而求解。 设H2、C2H6和CO2的体积分别为2x、2y和z 2H2 O2 2H2O DV 2x x 0 (2x) 3x 2C2H6 7O2 6H2O 4CO2 DV 2y 7y 0 (6y) 4y 5y CO2 O2 CO2 z 200 100 mL z 100 mL (巧合) 100 mL 300 mL 100 mL 2x2yz 100 x7y200 100 或 2x6y 100 4yz 100 解得：2x 2y 25 mL，z 50 mL5平均相对分子质量的理解和常见有机物相对分子质量了解不够。【题例】烯烃A中混有烷烃B,在120C时A和B的气体混合物对H2相对密度为12,取此混合气体1L与4L氧气一起放入一密闭容器中,测得其压强为1.01105Pa,用电火花引燃,使两种烃都充分氧化,待温度恢复到反应前时,测得其压强为1.01.01105Pa,问A、B各是什么烃？【纠错】混合物平均分子量为,根据,所以,烷烃为CH4。又因为CH4燃烧前后物质的量不变，所以压强改变是烯烃燃烧所致。设烯烃为CnH2n,体积为xL，则有： 体积增大1 n n 2n-1-=-1x nx nx (-1)x根据题意得方程： 化简得：nx-2x=0.4 16(1-x)+14nx=24 解、 联立方程得：x=0.2,n=4,即有机物A为C4H8，含量为20%（物质的量分数）易错点：根据有机物平均相对分子质量的判断，确定混合物中的烷烃为甲烷。即混合物平均分子量为,根据,所以,烷烃为CH4。而分别设烷烃的通式CnH2n+2和烯烃CnH2n的通式求解。6有机物燃烧燃烧产物判断不正确。【题例】0.2 mol有机物和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为CO2、CO和H2O（g）。产物经过浓硫酸后，浓硫酸的质量增加10.8 g；再通过灼热CuO充分反应后，固体质量减轻3.2 g；最后气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6 g。（1）判断该有机物的化学式。（2）若0.2 mol该有机物恰好与4.6 g金属钠完全反应，试确定该有机物的结构简式。【纠错】m(H2O)=10.8g n(H2O)=0.6mol 由气体通过灼热CuO充分反应后，固体质量减轻3.2 g得出n(CO)=0.2mol,由此反应生成的CO2为0.2mol碱石灰质量增加17.6 g,则CO2的总物质的量为0.4mol，得出燃烧生成的CO2为0.2mol由以上得出0.2 mol有机物和0.4 mol O2在密闭容器中燃烧后的产物为0.2mol CO2、0.2mol CO和0.6mol H2O（g），推断出该有机物的化学式为C2H6O2。根据0.2 mol该有机物恰好与4.6 g金属钠完全反应，即有机物和金属钠的物质的量之比为1：1，得出该有机物中含有一个羟基。从而推出有机物的结构简式为：CH3-O-CH2OH.易错点：学生把气体再通过碱石灰被完全吸收，碱石灰质量增加17.6 g ，即CO2的总物质的量为0.4mol就是有机物燃烧生成的CO2质量而造成错解。即求得该有机物的化学式为C3H6O4。7有机化学反应方程式不明确【题例】（97全国）A、B都是芳香族化合物，1 mol A水解得到1 mol B和1 mol醋酸。A、B的相对分子质量都不超过200，完全燃烧都只生成CO2和H2O。且B分子中碳和氢元素总的质量百分含量为62.5%(即质量分数为0.652)。A溶液具有酸性，不能使FeCl3溶液褪色。 (1) A、B相对分子质量之差为_。 (2) 1个B分子中应该有_个氧原子。 (3) A的分子式是_。 (4) B可能的三种结构简式是：_、_、_。【纠错】A水解后得B和醋酸，一般可推知A为酯，从酯的水解通式A+H2OB+CH3COOH可知，A与B的相对分子质量差为醋酸与水的相对分子质量差，即601842。初步判断A为酯，又知A有酸性但没有酚羟基，故只能是羧基，这样A中至少含四个氧原子，A水解后得到的B至少含三个氧原子。 若B中有三个氧原子，由B中氧元素的质量分数为10.6520.348，可求得B的相对分子质量为163/0.348=138，则A的相对分子质量为138+42=180，可能。 若B中有四个氧原子，可求得B的相对分子质量为164/0.348=184，则A的相对分子质量为184+42=226200，而题设A、B相对分子质量均不超过200，故不可能。 所以，B中只能有3个氧原子，则A中只能有4个氧原子，A、B的相对分子质量分别为180与138。 B的相对分子质量是138，去掉3个氧原子得90，相当于C7H6，所以B是C7H6O3，则相应A是C9H8O4。 B是酯除醋酸以外的水解产物，故B中有苯环、羟基、羧基。由此，结合B的分子式则结构可写。(1) 42 (2) 3 (3) C9H8O4 (4) 易错点：没有从酯的水解通式A+H2OB+CH3COOH考虑，想当然地认为A、B相对分子质量之差为60。8有机物最简式概念不明确【题例】取3.40g只含烃基不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00L氧气中,经点燃醇完全燃烧,反应后气体体积减少0.56L。将气体经CaO吸收，体积又减少2.80L（所有体积均在标准状况下测定）.（1）醇中的C、H、O物质的量分别为C_mol、H_mol、O_mol；该醇中C、H、O的原子数之比为_.（2）由以上比值能否确定该醇的分子式？_,其原因是_.（3）如果将该多元醇的任意一个烃基换成一个卤原子。所得到的卤代物只有一种，试写出该饱和多元醇的结构简式。【纠错】将气体经CaO吸收，体积又减少2.80L,即为燃烧后的CO2。3.40g醇中C的物质的量为0.125mol 由反应:醇 + O2 CO2 + H2O,在标准状况下,醇和水都是液态。醇中0.125molC原子燃烧需要0.125molO2。同时生成0.125molCO2，此部分前后体积不变。题中反应后气体体积减少0.56L。即5.00LO2除用于生成0.125molCO2外，还有0.56L用于生成水，所以参加反应的O2为0.125mol + 0.025= 0.15mol，质量为4.8g，由质量守恒定律可知H2O的质量为3.4g + 4.8g 0.125mol44g/mol=2.7g。所以醇中氢的物质的量与水中氢的物质的量相等，即H物质的量0.3mol为。所以3.4g醇中含O: 3.4g-0.125mol12g/mol-0.3mol1g/mol=1.6g，物质的量为0.1mol。所以碳、氢、氧原子个数比分别为0。125：0。3：0。1=5：12：4。因此，该醇的最简式为C5H12O4，此式中H原子已经饱和，所以它本身就是分子式。题设中除烃基外无其他官能团，所以它是一个四元醇。四个羟基必须分属四个碳原子，而且所处的位置又是等价的，只有C(CH2OH)4符合要求，无论哪个羟基换成Cl原子，都只能得到ClCH2-C(CH2OH)3。 (1)0.125 0.30 0.1 5：12：4。 (2)能 因为该最简式中H原子已经饱和,所以最简式即为分子式C5H12O4.(3) C(CH2OH)4易错点(1)学生不能根据反应过程求出已反应的O2的量,从而无法完成此题. (2)学生求出最简式后不能根据H原子已经饱和,得出该最简式就是分子式.【整合训练】1（97全国）两种气态烃以任意比例混合，在105时1 L该混合烃与9 L氧气混合充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积10 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是() A. CH4 C2H4 B. CH4 C3H6 C. C2H4 C3H4 D. C2H2 C3H62（97全国）一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧，得到CO、CO2和水的总质量为27.6 g，若其中水的质量为10.8 g，则CO的质量是 ( ) A. 1.4 g B. 2.2 g C. 4.4 g D. 在2.2 g和4.4 g之间3.（96上海）将一定量有机物充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收，经过滤得到沉淀20 g，滤液质量比石灰水减少5.8 g，该有机物可能是 ( ) A. 乙烯 B. 乙二醇 C. 乙醇 D. 甲酸甲酯4有机化合物A、B分子式不同，它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混和，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。那么，A、B组成必须满足的条件是_。若A是甲烷，则符合上述条件的化合物B中，分子量最小的是_(写出分子式)，并写出分子量最小的含有甲基(-CH3)的B的2种同分异构体结构简式_、_。5.完全燃烧标准状况下某烷烃和气态烯烃的混合物2.24L，生成CO2 6.6g，水的质量为4.05g。求（1）混合气体的平均摩尔质量；（2）混合气体的成分和体积分数 6（01全国）标准状况下1.68 L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0 g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g。（l）计算燃烧产物中水的质量。（2）若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。（3）若原气体是两种等物质的量的气体的混合物，其中只有一种是烃，请写出它们的分子式（只要求写出一组）。7.常温下为液态的某烃的含氧衍生物 ,取一定量在1.01105Pa、120C时全部气化，测得体积为20ml，在同一状况下，取100ml O2 与它混合后完全燃烧，测得反应产物CO2与水蒸气的体积比为3：4，将反应前后的混合气体恢复到原状态，经测定其密度比反应前减少了1/6，再将此混合气体用碱石灰吸收后，体积还剩下10ml（体积已换算成原状态），求此有机物分子式。8.只含有C、H、O的有机物A和B，它们的最简式相同，但A的相对分子质量大于B，将1.50g A或B完全燃烧后的气体依次通过无水氯化钙和碱石灰，测得分别增重0.90 g、2.20 g；若 A、B以等物质的量混合，取其2.25 g在127和1.01105Pa时气化后体积为1.64L。求：( 1)A、B的最简式。(2)A、B的相对分子质量和分子式。9.（95全国）(1) 已知某混合气体的体积百分组成为80.0% CH4、15.0% C2H4和5.00% C2H6。请计算0.500 mol该混合气体的质量和标准状况下的密度(g / L)。(2) CH4在一定条件下催化氧化可以生成C2H4、C2H6(水和其它产物忽略不计)。取一定量CH4经催化氧化后得到一种混合气体，它在标准状况下的密度为0.780 g / L。已知反应中CH4消耗了20.0%，计算混合气体中C2H4的体积百分含量。(本题计算过程中保持3位有效数字)10.（98上海）石油及其分馏产物在供氧不足时燃烧，常常产生CO，这也是常见的大气污染物之一。将某气态烃在5倍体积的纯氧中燃烧，产物通过足量Na2O2并在电火花连续作用下充分反应，生成的气体体积缩小到燃烧后产物体积的(气体体积都在100以上，1.01105 Pa时确定)。(1) 试写出通式为CxHy的某烃在供氧不足时燃烧的化学方程式(CO2的化学计量数设定为m)(2) 当m 2时，求该烃的分子式。(3) 若1 mol某气态烃在供氧不足时燃烧，产物在足量Na2O2和电火花连续作用下产生3 mol氧气，且固体Na2O2增重范围为90 g DW118 g，求烃可能的分子式和燃烧产物CO与CO2的物质的量之比，将结果填入下表。烃的分子式参考答案: 1BD 2 A 3 BC4A、B分子式中氢原子数相同，且相差个碳原子，同时相差2个氧原子（为正整数）C2H4O2、CH3COOH、HCOOCH35:气体混合物共0.1mol，CO2为0.15mol，H2O为0.225mol，平均分子组成为C1.5H4.5所以平均摩尔质量为121.5+14.5=22.5g/mol。混合物中两气体摩尔质量一个大于22.5，另一个小于22.5，小于22.5的只有CH4，则烯烃为C3H6、C4H8，不会是C2H4，因为混合物平均含H原子数是4.5，CH4中H原子数小于4.5，所以另一气态烯烃含H原子数大于4.5，则为C3H6或C4H8，所以混合气体可能是与对这两组进行检验。分别由平均含C原子数和H原子数计算两种烃的体积比. 若为 不合题意，舍去。所以混合气体为CH4和C3H6。具体体积分数分别为(CH4)10075 (C3H6)为256.（1）m(CO2)6.6 gm(CO2H2O)9.3 gm(H2O)9.3 g6.6 g2.7 g （2）n(CO2)0.15 mol n(H2O)0.15 mol 分子中CH12n(无色可燃气体)0.075 mol分子中C原子数2，分子中氢原子数224所以该气体的分子式是C2H4 （3）C4H6和H2（或C3H8和CO，C3H6和CH2O等） 7.设有机物为CxHyOZ,测燃烧方程式为： 1 x 20ml (100-10)ml 20ml 20xml1:(x+)=20:90=1:4:5x+所以:x: =3:4设:反应前混合气体的密度为d,则燃烧后混合气体的密度为(1-根据质量守恒则有( 100+20)d=20x(x+)+10 化简为：x+=7解以上式联立方程得x=3,y=8,z=1,即：有机物分子式为C6H8O。8. 通过无水氯化钙,增重0.90 g ,即生成H2O的质量为0.90 g,有机物中H 的质量为0.10 g.通过碱石灰增重2.20 g；即生成的CO2质量为2.20 g,有机物中C的质量为0.60