新课标人教版高中化学选修5《有机化学基础》《第一章认识有机化合物》-有机物分子式的确定.doc

有机物分子式的确定有机物分子式的确定 1 有机物组成元素的判断 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 原有机物的组成含氧 2 实验式 实验式 最简式最简式 和分子式的区别与联系和分子式的区别与联系 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 注意 注意 最简式是一种表示物质组成的化学用语 无机物的最简式一般就是化学式 有机物的元素组成简单 种类繁多 具有同一最简式的物质往往不止一种 最简式相同的物质 所含各元素的质量分数是相同的 若相对分子质量不同 其分 子式就不同 例如 苯 C6H6 和乙炔 C2H2 的最简式相同 均为 CH 故它们所含 C H 元 素的质量分数是相同的 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 注意 注意 分子式是表示物质组成的化学用语 无机物的分子式一般就是化学式 由于有机物中存在同分异构现象 故分子式相同的有机物 其代表的物质可能有多 种 分子式 最简式 n 即分子式是在实验式基础上扩大 n 倍 3 确定分子式的方法 确定分子式的方法 1 实验式法 由各元素的质量分数 求各元素的原子个数之比 实验式 相对分子质 量 求分子式 2 物质的量关系法 由密度或其他条件 求摩尔质量 求 1mol 分子中所含各元素原 子的物质的量 求分子式 标况下 M dg cm3 103 22 4L mol 3 化学方程式法 利用化学方程式求分子式 4 燃烧通式法 利用通式和相对分子质量求分子式 由于 x y z 相对独立 借助通式进行计算 解出 x y z 最后求出分子式 例例 1 3 26g 样品燃烧后 得到 4 74gCO2和 1 92gH2O 实验测得其相对分子质量为 60 求该样品的实验式和分子式 1 求各元素的质量分数 2 求样品分子中各元素原子的数目 N 之比 3 求分子式 通过实验测得其相对分子质量为 60 这个样品的分子式 实验式 n 例例 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 解 解 1 求该化合物的摩尔质量 2 求 1mol 该物质中碳和氢原子的物质的量 例例 3 6 0g 某饱和一元醇跟足量的金属钠反应 让生成的氢气通过 5g 灼热的氧化铜 氧化铜固体的质量变成 4 36g 这时氢气的利用率是 80 求该一元醇的分子 例例 4 有机物 A 是烃的含氧衍生物 在同温同压下 A 蒸气与乙醇蒸气的相对密度 是 2 1 38gA 完全燃烧后 若将燃烧的产物通过碱石灰 碱石灰的质量会增加 3 06g 若将 燃烧产物通过浓硫酸 浓硫酸的质量会增加 1 08g 取 4 6gA 与足量的金属钠反应 生成的 气体在标准状况下的体积为 1 68L A 不与纯碱反应 通过计算确定 A 的分子式和结构简 式 说明 说明 由上述几种计算方法 可得出确定有机物分子式的基本途径 练习 某烃 0 1mol 在氧气中完全燃烧 生成 13 2g CO2 7 2gH2O 则该烃的分子式为 已知某烃 A 含碳 85 7 含氢 14 3 该烃对氮气的相对密度为 2 求该烃的分子 式 125 时 1L 某气态烃在 9L 氧气中充分燃烧反应后的混合气体体积仍为 10L 相同 条件下 则该烃可能是 A CH4B C2H4C C2H2D C6H6 一种气态烷烃和气态烯烃组成的混合物共 10g 混合气密度是相同状况下 H2密度的 12 5 倍 该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时 试剂瓶总质量增加了 8 4g 组成该混合气 体的可能是 A 乙烯和乙烷B 乙烷和丙烯C 甲烷和乙烯D 丙稀和丙烷 室温下 一气态烃与过量氧气混合完全燃烧 恢复到室温 使燃烧产物通过浓硫酸 体积比反应前减少 50mL 再通过 NaOH 溶液 体积又减少了 40mL 原烃的分子式是 A CH4 B C2H4 C C2H6 D C3H8 A B 两种烃通常状况下均为气态 它们在同状况下的密度之比为 1 3 5 若 A 完 全燃烧 生成 CO2和 H2O 的物质的量之比为 1 2 试通过计算求出 A B 的分子式 使乙烷和丙烷的混合气体完全燃烧后 可得 CO2 3 52 g H2O 1 92 g 则该混合气 体中乙烷和丙烷的物质的量之比为 A 1 2 B 1 1 C 2 3 D 3 4 两种气态烃的混合气共 1mol 在空气中燃烧得到 1 5molCO2和 2molH2O 关于该混 合气的说法合理的是 A 一定含甲烷 不含乙烷B 一定含乙烷 不含甲烷 C 一定是甲烷和乙烯的混合物D 一定含甲烷 但不含乙烯 9 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 10 某烃 7 2g 进行氯代反应完全转化为一氯化物时 放出的气体通入 500mL0 2mol L 的烧碱溶液中 恰好完全反应 此烃不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色 试求该烃的分 子式 11 常温下某气态烷烃 10mL 与过量 O285mL 充分混合 点燃后生成液态水 在相同 条件下测得气体体积变为 70mL 求烃的分子式 12 由两种气态烃组成的混合烃 20mL 跟过量 O2完全燃烧 同温同压条件下当燃烧 产物通过浓 H2SO4后体积减少了 30mL 然后通过碱石灰又减少 40mL 这种混合气的组成 可能有几种 有机物分子式的确定有机物分子式的确定 参考答案参考答案 例例 1 3 26g 样品燃烧后 得到 4 74gCO2和 1 92gH2O 实验测得其相对分子质量为 60 求该样品的实验式和分子式 解 解 1 求各元素的质量分数 样品 CO2 H2O 3 26g 4 74g 1 92g 2 求样品分子中各元素原子的数目 N 之比 这个样品的实验式为 CH2O 3 求分子式 通过实验测得其相对分子质量为 60 这个样品的分子式 实验式 n 故这个样品的分子式为 C2H4O2 答 答 这个样品的实验式为 CH2O 分子式为 C2H4O2 例例 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 解 解 1 求该化合物的摩尔质量 根据 得 2 求 1mol 该物质中碳和氢原子的物质的量 即 1mol 该化合物中含 2molC 原子和 4molH 原子 故分子式为 C2H4 例例 3 6 0g 某饱和一元醇跟足量的金属钠反应 让生成的氢气通过 5g 灼热的氧化铜 氧化铜固体的质量变成 4 36g 这时氢气的利用率是 80 求该一元醇的分子 解 解 设与 CuO 反应的氢气的物质的量为 x 而这种一元醇反应后生成的氢气的物质的量为 饱和一元醇的通式为 该一元醇的摩尔质量为 M A 该一元醇的相对分子质量是 60 根据这一元醇的通式 有下列等式 则饱和一元醇的分子式是 C2H6O 例例 4 有机物 A 是烃的含氧衍生物 在同温同压下 A 蒸气与乙醇蒸气的相对密度 是 2 1 38gA 完全燃烧后 若将燃烧的产物通过碱石灰 碱石灰的质量会增加 3 06g 若将 燃烧产物通过浓硫酸 浓硫酸的质量会增加 1 08g 取 4 6gA 与足量的金属钠反应 生成的 气体在标准状况下的体积为 1 68L A 不与纯碱反应 通过计算确定 A 的分子式和结构简 式 解 解 燃烧产物通过碱石灰时 CO2气体和水蒸气吸收 被吸收的质量为 3 06g 若通过 浓硫酸时 水蒸气被吸收 被吸收的质量为 1 08g 故 CO2和水蒸气被吸收的物质的量分 别为 列方程解之得 x 3 y 8 由题意知 A 与金属钠反应 不与 Na2CO3反应 可知 A 含羟基不含羧基 COOH 4 6gA 所含物质的量为 4 6gA 中取代的 H 的物质的量为 即 1molA 取代 H 的物质的量为 3mol 可见 1 个 A 分子中含有 3 个羟基 故 A 为丙三 醇 结构简式为 练习 解析 解析 烃完全燃烧产物为 CO2 H2O CO2中的 C H2O 中的 H 全部来自于烃 13 2g CO2物质的量为 7 2gH2O 物质的量为 13 2g 0 3mol 44g mol 7 2g 0 4mol 18g mol 则 0 1mol 该烃中分子含 C 0 3mol 含 H 0 4mol 2 0 8mol CO2 C H2O 2H 所 以 1mol 该烃分子中含 C3mol 含 H8mol 答案 C3H8 解析 解析 即最简式为 CH2 化学式为 85 7 14 3 n C n H 1 2 121 2n CH 该烃的相对分子质量 Mr A Mr N2 2 28 2 56 故分 r r2 M A 56 n4 M CH 14 子式为 C4H8 解析 解析 任意烃与一定量氧气充分燃烧的化学方程式 CxHy x O2 xCO2 H2O y 4 点燃 y 2 当温度高于 100 时 生成的水为气体 若烃为气态烃 反应前后气体的体积不变 即反应消耗的烃和 O2与生成的二氧化碳和气态水的体积相等 1 x x y 4 y 4 y 2 就是说气态烃充分燃烧时 当烃分子中氢原子数等于 4 时 与碳原子数多少无关 反应前后气体的体积不变 生成物中水为气态 答案 A B 解析 解析 混合气体的平均摩尔质量为 12 5 2g mol 25 g mol 则混合气的物质的量为 又烯烃中最简单的乙烯的摩尔质量是 28g mol 故烷烃的摩尔质量一 定小于 25g mol 只能是甲烷 当混合气通过溴水时 由于只有烯烃和溴水反应 因此增 重的 8 4g 为烯烃质量 则甲烷质量为 10g 8 4g 1 6g 甲烷的物质的量为 0 1mol 则 烯烃的物质的量为 0 3mol 烯烃的摩尔质量为 根据烯烃通式 CnH2n 即 14n 28 可求出 n 2 即烯烃为乙烯 答案 C 解析 解析 烃在过量氧气中完全燃烧产物为 CO2 H2O 及剩余 O2 由于是恢复到室温 则通过 NaOH 溶液后气体体积减少 40mL 为生成 CO2体积 CxHy x O2 xCO2 H2O g V y 4 点燃 y 2 1 x x1 y 4 y 4 0 04 0 05 列式计算得 y 5x 4 当 x 1 y 1 x 2 y 6 x 3 y 11 只有 符合 为什么 答案 C 解析 解析 烃 A 完全燃烧 C CO2 H H2O 产物中 1 2 即 A 中 2 CO n 2 H O n nC nH 1 4 只有 CH4能满足该条件 故 A 为甲烷 摩尔质量为 16g mol 相同状况下 不同气体密度与摩尔质量成正比 MA MB 1 3 5 MB 3 5MA 3 5 16g mol 56g mol 设烃 B 分子式为 CxHy 则 12x y 56 y 56 12x 只有当 x 4 y 8 时合理 答案 A CH4 B C4H8 解析 解析 该题已知混合气体完全燃烧后生成 CO2和 H2O 的质量 从中可以计算出这两 种物质的物质的量 n CO2 3 52g 44g mol 0 08mol n H2O 1 92g 18g mol 0 11mol 进而求出混合气体中每含 1 摩 C 所含 H 的物质的量 0 11mol 2 0 08mol 11 4 而组分气体中乙烷和丙烷的同样定义的化学量分别是 乙烷 C2H6为 3 丙烷 C3H8为 8 3 将这些平均量应用于十字交叉法可得这两组分气体在混合气 体中所含 C 原子数之比 C2H6每含 1 摩 C 所含 H 的物质的量 3 11 4 8 3 C3H8每含 1 摩 C 所含 H 的物质的量 8 3 3 11 4 C C 11 48 3 1 3 3 11 4 丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙 丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙丙 即混合气体中每含 4molC 原子 其中 1molC 原子属于 C2H6 乙烷物质的量则为 1 2 0 5mol 3molC 原子属于 C3H8 丙烷物质的量则为 3 3 1mol 所以混合气体中乙烷和丙烷的物质的量之比为 n C2H6 n C3H8 1 2 3 3 1 2 答案 A A 9 解析解析 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 xCO2 H2O y 4 点燃 y 2 压强变化可知 烃