有机化学————有机物分子式的确定

有机化学有机化学 有机物分子式的确定有机物分子式的确定 一 有机物组成元素的判断一 有机物组成元素的判断 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 原有机物的组成含氧 二 有机物分子式的确定二 有机物分子式的确定 1 根据最简式和分子量确定分子式 根据最简式和分子量确定分子式 例 1 某有机物中含碳 40 氢 6 7 氧 53 3 且其分子量为 90 求其分子式 例 2 某烃中碳和氢的质量比是 24 5 该烃在标准状况下的密度是 2 59g L 写出该烃的分 子式 注意 注意 1 某些特殊组成的最简式 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 例如最简式为 CH3的在机物 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 最简式为 CH3O 的有机物 当 n 2 时 其分子式为 C2H6O2 2 部分有机物的最简式中 氢原子已达饱和 则该有机物的最简式即为分子式 例如最简 式为 CH4 CH3Cl C2H6O C4H10O3等有机物 其最简式即为分子式 2 根据各元素原子个数确定分子式 根据各元素原子个数确定分子式 例 1 吗啡分子含 C 71 58 H 6 67 N 4 91 其余为氧 其分子量不超过 300 试确定其分子式 例 2 实验测得某烃 A 中含碳 85 7 含氢 14 3 在标准状况下 11 2L 此化合物气体的质量 为 14g 求此烃的分子式 3 根据通式确定分子式 根据通式确定分子式 烷烃 CnH2n 2 烯烃或环烷烃 CnH2n 炔烃或二烯烃 CnH2n 2 苯及同系物 CnH2n 6 用用 CnH2n x 2 x 6 和相对分子量可快速确定烃或分子式 和相对分子量可快速确定烃或分子式 如某烃的相对分子质量为 M 则有 12n 2n x M 整理得 x 14n M 当 x 2 时 则为烷烃 当 x 0 时 则为烯烃或环烷烃 当 x 2 时 则为炔烃或二烯烃 当 x 6 时 则为苯及同系物 例 已知某烃的相对分子量为 56 且此烃碳原子数为 4 确定此烃的结构简式 根据燃烧产物根据燃烧产物 CO2和和 H2O 的相对大小来判断烃或混合烃的组成 的相对大小来判断烃或混合烃的组成 分析主要各类烃燃烧生成的 CO2和 H2O 量的关系 烷烃 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O 烯烃 CnH2n nCO2 nH2O 炔烃 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O 苯及其共同物 CnH2n 6 nCO2 n 3 H2O 4 商余法确定分子式 商余法确定分子式 M 12 得整数商和余数 商为可能的最大碳原子数 余数为最小的 H 原子数 若 H 原子个数未达到饱和 则将碳原子数依次减少一个 每减少 1 个碳原子即增加 12 个 H 原子 直到分子中 H 原子数达到饱和 例 相对分子量为 128 的烃的分子式是什么 5 根据化学方程式确定分子式 根据化学方程式确定分子式 利用燃烧的化学方程式进行计算推断 要抓住以下关键 气体体积的变化 气体压强的变化 气体密度的变化 混合物平均式量 同时可结合适当的方法 如平均值法 十字交叉法 讨论法等技巧 规律如下 1 当烃为混合物时 一般是设平均分子式 结合反应方程式和体积求出平均组成 利用 平均值的含义确定混合烃可能的分子式 有时也利用平均分子量来确定可能的组成 此时 采用十字交叉法计算较为简捷 例 有 A B 两种气态烃组成的混合气体 对 H2的相对密度为 17 常温常压下 取这种混 合气体 10 mL 与 80 mL O2 过量 混合 当完全燃烧后恢复到原状态 测得气体的体积为 70 mL 求 1 混合气体的平均组成 2 两种烃的可能组成及体积比 解得 x 2 5 平均组成为 C2 5H4 由此可知一定含有炔烃 可能的组合及体积比为 2 两混合烃 若平均分子量小于或等于 26 则该烃中必含甲烷 3 两混合气态烃 充分燃烧后 生成 CO2气体的体积小于 2 倍原混合烃的体积 则原混 合烃中必有 CH4 若生成水的物质的量小于 2 倍原混合烃的物质的量 则原混合烃中必有 C2H2 4 温度在 100 以上 气体混合烃与足量的氧气充分燃烧后 若总体积保持不变 则 原混合烃中的氢原子平均数为 4 若体积扩大 则原混合烃中的氢原子平均数大于 4 若体 积缩小 则原混合烃中氢原子平均数小于 4 必有 C2H2 根据混合链烃完全燃烧生成的根据混合链烃完全燃烧生成的 nCO2和和 nH2O 的多少来判断混合烃的可能组成 的多少来判断混合烃的可能组成 1 当当 nH2O nCO2时 一定会有烷烃 也可能有烯烃 炔烃 时 一定会有烷烃 也可能有烯烃 炔烃 可能组合及各类烃的关系 2 当当 nH2O nCO2 其可能的组合为 其可能的组合为 均为烯烃 3 当当 nCO2 nH2O 可能组合 则一定有炔烃 可能组合 则一定有炔烃 思考 以上的各种关系如何推出 提示 设烷烃含 x mol 烯烃含 y mol 炔烃 z mol 每一种烃燃烧生成的 nH2O nCO2 n CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O n1 1 1 x x CnH2n nCO2 nH2O n2 1 0 y 0 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O n3 1 1 z z 1 若组成为烷烃和烯烃的混合物 总 nH2O nCO2 n1 n2 x n 烷 2 若组成为烷烃和炔烃的混合物 总 nH2O nCO2 n1 n3 x z n 烷 n 炔 其它同理可得 例 充分燃烧 3L 甲烷 乙烯 乙炔组成的混合物气体 生成 7LCO2和 4 82g 水 气体体积 为 S T P 测定 则原混合物气体中甲烷 乙烯 乙炔的体积比可能是 1 1 1 1 2 3 3 2 1 3 1 2 nCO2 nH2O n 烷 n 炔 正确答案 5 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 特别是烃为气态时 x 4 及烃的通式和性质 运用讨论法 可简捷地确定烃的分子式 6 运用等效原理推断有机物的分子组成 进行等量代换确定出同式量其他烃或烃的衍生物的化学式 1 1 个 C 原子可代替 12 个 H 原子 2 1 个 O 原子可代替 16 个 H 原子或 1 个 CH4 基团 3 1 个 N 原子可代替 14 个 H 原子或 1 个 CH2 基团 注意 H 原子数要保持偶数 例 某有机物分子中含有 40 个电子 它燃烧时只生成等体积的 CO2和 H2O g 该有机物 若为烃 分子式为 若为烃的衍生物 分子式为 解析 先求出烃的分子式 根据题意 生成的 CO2和 H2O g 体积相等 可设该烃分子式为 CH2 n 而 CH2含 8e 故为 C5H10 推断烃的含氧衍生物 一个 O 原子含 8e 正好相当于 CH2所含电子数 等效原理 即 O CH2 故可用一个 O 代替一个 CH2进行变换 若已知有机物的式量 耗氧量 电子数 均可据 CH2的式量 14 耗氧量 1 5 电子数 8 确 定有机物的分子式 如 1 某烃的式量是 128 则 128 14 9 2 则此烃则此烃含 9 个 CH2和 2 个 H 其分子式为 C9H20 C10H8 2 某烃 1mol 充分燃烧耗氧 7 5mol 则 7 5 1 5 5 则此烃分子含 5 个 CH2 其分子式为 C5H10 由等量变换 4 个 H 耗氧量与 1 个 C 同 可得变式 C6H6 3 某烃分子中含 42 个电子 则 42 8 5 2 5 表示该烃含 5 个 CH2 2 表示余 2 个电子即表 示除 5 个 CH2外还有 2 个 H 其分子式为 C5H12 由等量变换 6 个 H 含电子数与 1 个 C 同 可得变式 C6H6 例 常温有 A B 两份混和气体 A 是烷烃 R 与足量 O2的混合气体 B 是烷烃 R 与炔烃 Q 及足量 O2的混合气体 各取 2 24 升 A B 引燃 充分燃烧后气体总体积 A 仍为 2 24 升 B 为 2 38 升 同温同压且 t 100 求 烷烃 R 和炔烃 Q 的分子式 2 24 升 B 中 R 所允许最大值 解 A 燃烧前后 Vg 0 且 t 100 烷烃 R 中 H 原子数为 4 可推出 R 一定为 CH4 又 B 燃烧 V 后 V 前 Vg 0 设 B 的平均组成为 CxHy 则 y 4 Q 的通式为 CnH2n 2 Q 为气态 常温 n 4 而 y 4 即 2n 2 4 n 3 Q 只能为 C4