高三化学有机简单计算人教实验版知识精讲

用心 爱心 专心 高三化学有机简单计算人教实验版高三化学有机简单计算人教实验版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 有机简单计算 1 有机物分子式的计算 2 有机物的燃烧规律 二 复习重点 1 掌握有机物分子中各元素含量及相对分子质量的计算 2 掌握有机物分子式的基本求法 3 掌握有机物燃烧的计算 4 掌握有关化学方程式的计算 三 复习过程 一 有机物分子式的计算 1 有机物组成元素的判断 一般来说 有机物完全燃烧后 各元素对应产物为 C CO2 H H2O Cl HCl 某 有机物完全燃烧后若产物只有 CO2和 H2O 则其组成元素可能为 C H 或 C H O 欲判 定该有机物中是否含氧元素 首先应求出产物 CO2中碳元素的质量及 H2O 中氢元素的质量 然后将碳 氢元素的质量之和与原有机物质量比较 若两者相等 则原有机物的组成中不 含氧 否则 原有机物的组成中含氧 2 实验式 最简式 和分子式的区别 1 最简式是表示化合物分子所含各元素的原子数目最简单整数比的式子 不能确切 表明分子中的原子个数 求化合物的实验式即是求该化合物分子中各元素原子的数目 N 之比 2 分子式是表示化合物分子所含元素的原子种类及数目的式子 3 确定分子式的方法 1 实验式法 根据有机物中各元素的质量分数 或元素的质量比 求出有机物的 实验式 再根据有机物的式量确定化学式 分子式 由元素的种类和含量实验式分子式 特殊方法 某些特殊组成的实验式 在不知化合物相对分子质量时 也可根据组 成特点确定其分子式 例如实验式为 CH3的有机物 其分子式可表示为 CH3 n 仅当 n 2 时 氢原子已达饱和 故其分子式为 C2H6 同理 实验式为 CH3O 的有机物 当 n 2 时 其分子式为 C2H6O2 特殊方法 部分有机物的实验式中 氢原子已达到饱和 则该有机物的实验式即 为分子式 例如实验式为 CH4 CH2Cl 或 CH3Cl C2H6O C4H10O 等有机物 其实验式即 用心 爱心 专心 为分子式 2 物质的量关系法 直接推算出 1mol 该有机物中各元素的原子物质的量 从而得 到分子中的各原子个数 确定分子式 如给出一定条件下的密度 或相对密度 及各元素 的质量比 或百分比 求算分子式的途径为 密度 或相对密度 摩尔质量 1mol 气体中各元素原子的物质的量是多少 分子式 3 化学方程式法 可根据题给条件依据下列通式燃烧所得的 CO2和 H2O 的量求解 x y C H x OxCOH O C H O x OxCOH O xy222 xyz222 yy yzy 42 422 利用此法要抓住以下关键 气体体积变化 气体压强变化 气体密度变化 混合物平均相对分子质量等 同时可结合适当方法 如平均值法 十字交叉法 讨论法等 技巧可速解有机物的分子式 4 通式法 根据烃的衍生物耗氧量与生成二氧化碳的体积关系 如何确立有机物的 分子式是较难题 但如果找到内在本质 通过通式的确立来求解就会变得迎刃而解了 5 估算法 例 1 1924 年我国药物学家从中药麻黄中提取了麻黄素 并证明麻黄素具有平喘作用 将 10 0 g 麻黄素完全燃烧可得 26 67gCO2和 8 18gH2O 测得麻黄素中含氮 8 48 它的实 验式为 CXHYNZOW 已知其实验式即为分子式 则麻黄素的分子式为 分析 分析 本题属于根据燃烧产物的质量 元素的质量分数确定实验式的一类题目 先求 C H O 的质量分数 7 72 100 g 0 10 44 12 g67 26 C w 09 9 100 g 0 10 18 2 g18 8 H w 73 9 48 8 09 9 7 721 N w H w C w1 O w 故1 1 15 10 16 73 9 14 48 8 1 09 9 12 7 72 O N N N H N C N 麻黄素的分子式为NOHC 1510 例 2 0 1L 某气态烃完全燃烧 在相同条件下测得生成 0 1LCO2和 0 2L 水蒸气 该烃的 分子式是 A CH4B C2H4C C2H2D C3H6 分析 分析 在同温 同压条件下 气体的体积比等于其物质的量比 故该烃分子中含碳 氢比为 n 烃 n C n H 0 1L 0 1L 2 0 2L 1 1 4 1mol 该烃中含 C H 分别为 1mol 4mol 即 CH4 答案 A 例 3 有机物 A 含碳 54 5 氢 9 10 氧 36 4 质量分数 在标准状况下 蒸气密 度是 1 96g L 1 它易溶于水 其水溶液与新制的氢氧化铜混合 加热到沸腾 有红色沉淀 生成 有机物 B 含碳 60 氢 13 33 氧 26 67 质量分数 蒸气密度是氢气的 30 倍 用心 爱心 专心 它能发生酯化反应 则下列各组中 A B 的结构简式正确的是 A CH3CHO CH3CH2CH2OH B CH3CH2CHO CH3COOH C CH3CHO CH3COOH D CH3CHO CH3CH OH CH3 分析 分析 M A 1 96g L 1 22 4L mol 1 44g mol 1 则 1molA 中含 C 44g 54 5 12g mol 1 2mol 含 H 44g 9 10 1g mol 1 4mol 含 O 44g 36 4 16g mol 1 1mol A 的分子式为 C2H4O M B 2 g mol 1 30 60 g mol 1 1molB 中 含 C 60 g 60 12g mol 1 3mol 含 H 60 g 13 33 1 g mol 1 8mol 含 O 60 g 26 67 16 g mol 1 1mol B 的分子式为 C3H8O 答案 AD 例 4 25 某气态烃与 O2混合充入密闭容器中 点燃爆炸后又恢复至 25 此时容器内 压强为原来的一半 再经 NaOH 溶液处理 容器内几乎成为真空 该烃的分子式可能为 A C2H4B C2H2C C3H6D C3H8 分析 分析 25 时生成的水为液态 生成物经 NaOH 溶液处理 容器内几乎成为真空 说 明反应后容器中无气体剩余 该气态烃与 O2恰好完全反应 设该烃的分子式为 CxHy 则 有 CxHy x O2 点燃 xCO2 H2O y 4 y 2 由压强变化可知 烃和 O2的物质的量应为 CO2的 2 倍 25 时生成的水为液态 即 1 x 2x 整理得 x 1 讨论 当 y 4 x 2 当 y 6 x 2 5 不合 舍 y 4 y 4 当 y 8 x 3 答案 AD 例 5 某烃的含氧衍生物完全燃烧生成二氧化碳和水 已知同温同压下耗氧气与生成二 氧化碳的体积比为 1 1 求符合该条件的分子量最小的有机物的分子式 分析 分析 因为含氧衍生物完全燃烧时 C 元素最终变为 CO2 即如含有 1molC 而生成 CO2时 必耗 1molO2 因为题中耗 O2与生成 CO2为 1 1 所以可把有机物中的 H 元素生 成水时需的氧元素看成是来自于有机物本身 故依题意 可设符合该条件的有机物的通式 为 CM H2O N 讨论 当 M 1 N 1 时 分子式为 CH2O 甲醛 例 6 某有机化合物 A 的相对分子质量 分子量 大于 110 小于 150 经分析得知 其 中碳和氢的质量分数之和为 52 24 其余为氧 请回答 1 该化合物分子中含有几个氧原子 为什么 2 该化合物的相对分子质量 分子量 是 3 该化合物的化学式 分子式 是 4 该化合物分子中最多含 个官能团 分析 分析 因为 110 Mr A 150 而氧在分子中的质量分数为 1 52 24 47 76 所 以 110 47 76 分子中氧原子的相对原子质量之和 150 47 76 即分子中氧原子的相对 原子质量之和在 52 5 和 71 6 之间 又因为只有 4 个氧原子的相对原子质量之和 64 符合 上述不等式 所以 A 中含有 4 个氧原子 其式量为 4 16 47 76 134 设分子中含 C 原子 个数为 x H 原子个数为 y 其分子式为 CxHyO4 则有 12x y 4 16 134 推得 12x y 70 当 x 5 y 10 时上式成立 从而推得 A 的分子式为 C5H10O4 由 A 分子中 C H 1 2 知 A 分子中只有 1 个官能团 其余 O 原子以 OH 基的形式连在其他 用心 爱心 专心 碳上 归纳总结归纳总结 速解有机物的分子式的技巧 1 当条件不足时 可利用已知条件列方程 进而解不定方程 结合烃 CxHy中的 x y 为正整数 烃的三态与碳原子数相关规律 特别是烃的气态时 x 4 及烃的通式和 性质 运用化学 数学分析法 即讨论法 可简捷地确定气态烃的分子式 2 当烃为混合物时 一般是设平均分子式 结合反应式和体积求出平均组成 利用 平均值的含义确定各种可能混合烃的分子式 有时也利用平均相对分子质量来确定可能的 组成 采用十字交叉法计算较为简捷 3 两混合烃 若其平均相对分子质量小于或等于 26 则该烃中必含甲烷 二 有机物的燃烧规律 有机物燃烧的规律是中学有机化学基础中的常见题型 也是高考化学中的热点内容 现将其归纳总结如下 1 有机物完全燃烧的通式 烃 CxHy x 4 y O2 xCO2 2 y H2O 烃的衍生物 CxHyO z x y 4 2 z O2 xCO2 2 y H2O 2 有机物的质量一定时 1 烃类物质 CxHy 完全燃烧的耗氧量与 y x 成正比 2 有机物完全燃烧时生成的 CO2或 H2O 的物质的量一定 则有机物中含碳或氢的 质量分数一定 若混合物总质量一定 不论按何种比例混合 完全燃烧后生成的 CO2或 H2O 的物质的量保持不变 则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同 3 燃烧时耗氧量相同 则两者的关系为 同分异构体或最简式相同 3 有机物的物质的量一定时 1 比较判断耗氧量的方法步骤 若属于烃类物质 根据分子中碳 氢原子个数越多 耗氧量越多直接比较 若碳 氢原子数都不同且一多一少 则可以按 1 个碳原子与 4 个氢 原子的耗氧量相当转换成碳或氢原子个数相同后再进行比较即可 若属于烃的含氧衍生物 先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成 H2O 或 CO2的形式 即将含氧衍生物改写为 CxHy H2O n或 CxHy CO2 m或 CxHy H2O n CO2 m形式 再比较 CxHy的耗氧 量 2 有机物完全燃烧时生成的 CO2或 H2O 的物质的量一定 则有机物中碳原子或氢 原子的个数一定 若混合物总物质的量一定 不论按何种比例混合 完全燃烧后生成的 CO2或 H2O 的量保持不变 则混合物中各组分中碳或氢原子的个数相同 4 一定量的有机物完全燃烧 生成的 CO2和消耗的 O2的物质的量之比一定时 5 有机物完全燃烧时生成的 CO2和 H2O 的物质的量之比一定时 有机物完全燃烧时 若生成的 CO2和 H2O 的物质的量之比为 a b 则该有机物中碳 氢原子的个数比为 a 2b 该有机物是否存在氧原子 有几个氧原子 还要结合燃烧时的耗 氧量或该物质的摩尔质量等其他条件才能确定 6 有机物完全燃烧前后气体体积的变化 1 气态烃 CxHy 在 100 及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个 数有关 若 y 4 燃烧前后体积不变 V 0 若 y 4 燃烧前后体积增大 V 0 若 y 4 燃烧前后体积减少 V 0 用心 爱心 专心 2 气态烃 CxHy 完全燃烧后恢复到常温常压时气体体积的变化直接用烃类物质 燃烧的通式通过差量法确定即可 例 7 下列各组有机物完全燃烧时耗氧量不相同的是 A 50g 乙醇和 50g 甲醚 B 100g 乙炔和 100g 苯 C 200g 甲醛和 200g 乙酸 D 100g 甲烷和 100g 乙烷 分析 分析 A 中的乙醇和甲醚互为同分异构体 B C 中两组物质的最简式相同 所以答案 为 D 例 8 下列各组混合物中 不论二者以什么比例混合 只要总质量一定 完全燃烧时生 成 CO2的质量不一定的是 A 甲烷 辛醛 B 乙炔 苯乙烯 C 甲醛 甲酸甲酯 D 苯 甲苯 分析 分析 混合物总质量一定 不论按什么比例混合 完全燃烧后生成 CO2的质量保持不 变 要求混合物中各组分含碳的质量分数相同 B C 中的两组物质的最简式相同 碳的 质量分数相同 A 中碳的质量分数也相同 所以答案为 D 例 9 分别取等质量的甲烷和 A 某饱和一元醇 B 某饱和一元醛 C 某稠环芳香 烃含氧衍生物 若它们完全燃烧 分别生成了物质的量相同的 CO2 则 A 的分子式为 B 的分子式为 C 的分子式为 C 的分子式有多种可能 只写 分子量最小的一种 写出符合上述要求时 CH4和 A B C 的分子组成必须满足的条 件是 以 n 表示碳原子数 m 表示氧原子数 只写通式 分析 分析 A B C 中的碳的质量分数与甲烷中相同 中 A B 的分子式只要结合醇 醛的通式就可以求出答案 稠环芳香烃中最简单的是萘 通过增加氧原子维持含碳的质量 分数不变可推出 C 的通式推导抓住每少 16 个氢原子增加一个氧原子即可 答案 答案 1 A C9H20O B C8H16O C C10H8O2 2 CnH4n 16mOm 例 10 相同物质的量的下列有机物 充分燃烧 消耗氧气量相同的是 A C3H4和 C2H6 B C3H6和 C3H8O C C3H6O2和 C3H8O D C3H8O 和 C4H6O2 分析 分析 A 中 C3H4的耗氧量相当于 C2H8 B C D 中的 C3H8O 可改写为 C3H6 H2O C 中的 C3H6O2可改为 C3H2 H2O 2 D 中的 C4H6O2可改为 C3H6 CO2 显然答案为 B D 例 11 有机物 A B 只可能为烃或烃的含氧衍生物 等物质的量的 A 和 B 完全燃烧时 消耗氧气的量相等 则 A 和 B 的分子量相差不可能为 n 为正整数 A 8n B 14n C 18n D 44n 分析 分析 A 中的一个碳原子被 B 中的四个氢原子代替 A 和 B 的分子量相差 8 的倍数 即答案 A 如果 A 和 B 的分子组成相差若干个 H2O 或 CO2 耗氧量也不变 即分别对应 答案 C 和 D 答案为 B 例 12 某有机物的蒸气完全燃烧时 需要三倍于其体积的 O2 产生二倍于其体积的 CO2 则该有机物可能是 体积在同温同压下测定 A C2H4 B C2H5OH C CH3CHO D CH3COOH 分析 分析 产生的 CO2与耗氧量的体积比为 2 3 设该有机物为 1mol 则含 2mol 的 C 原 用心 爱心 专心 子 完全燃烧时只能消耗 2mol 的氧气 剩余的 1mol 氧气必须由氢原子消耗 所以氢原子 为 4mol 即该有机物可以是 A 从耗氧量相当的原则可知 B 也正确 答案为 A B 例 13 某有机物在氧气中充分燃烧 生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为 1 1 由此可以得出的结论是 A 该有机物分子中 C H O 原子个数比为 1 2 1 B 分子中 C H 原子个数比为 1 2 C 有机物必定含 O D 无法判断有机物是否含 O 答案 答案 B D 例 14 120 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 压强体 积不变 该烃分子式中所含的碳原子数不可能是 A 1 B 2 C 3 D 4 分析 分析 要使反应前后压强体积不变 只要氢原子个数可以等于 4 并保证能使 1 体积该 烃能在 4 体积氧气里完全燃烧即可 答案 D 例 15 取 3 40 只含羟基 不含其他官能团的液态饱和多元醇 置于 5 00L 的氧气中 经点燃 醇完全燃烧 反应后气体体积减少 0 560L 将气体经 CaO 吸收 体积又减少 2 8L 所有体积均在标况下测定 则 3 4 醇中 C H O 的物质的量分别为 C H O 该醇中 C H O 的原子个数之比为 分析 分析 设 3 40 醇中含 H O 原子的物质的量分别为 x 和 y 则 x 16y 3 40 2 80L 22 4L mol 1 12 mol 1 x 4 y 2 0 560L 22 4L mol 1 联解可得 x 0 300mol y 0 100mol 进而求得原子个数比 答案 答案 C 0 125 mol H 0 300 mol O 0 100 mol 该醇中 C H O 的原子个数之比为 5 12 4 模拟试题模拟试题 1 验证某有机物属于烃 应完成的实验内容是 A 只测定它的 C H 质量比 B 只要证明它完全燃烧后产物只有 H2O 和 CO2 C 只测定其燃烧产物中水与 CO2的物质的量之比 D 测定该试样质量及试样完全燃烧后生成 CO2和水的质量 2 某气态化合物 x 含 C H O 三种元素 现已知下列条件 x 中 C 的质量分数 x 中 H 的质量分数 x 在标准状况下的体积 x 对 H2的相对密度 x 的质量 欲确 定 x 的分子式 所需的最少条件是 A B C D 3 某有机物在氧气中充分燃烧 生成的 CO2和 H2O 的物质的量之比为 1 2 A 分子中 C H O 个数之比为 1 2 3 B 分子中 C H 个数之比为 1 2 C 分子中可能含有氧原子 D 此有机物的最简式为 CH4 4 等质量的下列烃完全燃烧 消耗氧气最多的是 A CH4 B C2H6 C C3H6 D C6H6 5 长征二号 火箭所用的主要燃料叫 偏二甲肼 已知该化合物的相对分子质量为 用心 爱心 专心 60 其中碳的质量分数为 40 氢的质量分数为 13 33 其余为氮元素 则 偏二甲肼 的化学式为 A CH4NB C2H8N2 C C3H10ND C2H6N3 6 取 ag 氢气在氧气中完全燃烧 将其产物与足量的过氧化钠固体完全反应 反应后测 得固体的质量恰好也增加 ag 若以 ag 一氧化碳做上述实验 也得到同样的结果 其实 一些有机化合物也能满足上述实验的条件和结论 试结合有机物组成元素中 C H O 的 价态 填写下列空白 1 满足上述实验条件和结论的物质的 分子 通式可以表示为 2 列举两种符合条件的日常生活中常见的有机物 分别写出它们的结构简式 7 苹果醋 ACV 是一种由苹果发酵而成的酸性饮品 具有解毒 降脂等药效 主要 酸性物质为苹果酸 苹果酸在分离提纯后的化学分析如下 相对分子质量不超过 250 完全燃烧后只生成 CO2和 H2O 分子中 C H 质量分数分别为 w C 35 82 w H 4 48 1 mol 该酸与足量的 NaHCO3反应放出 44 8 L CO2 与 足量的 Na 反应放出 33 6 L H2 气体体积均已折算为标准状况 该分子中存在四种化学 环境不同的碳原子 氢原子也处于四种不同的化学环境 回答下列问题 苹果酸的分子式为 分子中有 个羧基 写出苹果酸的结构简式 苹果酸的同分异构体中 符合上述 两个条件的有 写出结构简式 8 某天然油脂的化学式为 C57H106O6 1 摩尔该油脂水解可得到 1 摩尔甘油 1 摩尔不饱 和脂肪酸 B 和 2 摩尔直链饱和脂肪酸 C 经测定 B 的相对分子质量为 280 原子个数比为 C H O 9 16 1 写出 B 的分子式 写出 C 的结构简式 C 的 名称是 写出含 5 个碳原子