有机简单计算

昵称3826483 2013-08-23

展开全文

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

①特殊方法Ⅰ：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。

②特殊方法Ⅱ：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、C₂H₆O、C₄H₁₀O等有机物，其实验式即为分子式。

（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：

利用此法要抓住以下关键：①气体体积变化；②气体压强变化；③气体密度变化；④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C_xH_yN_zO_w，已知其实验式即为分子式，则麻黄素的分子式为

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：

故。

麻黄素的分子式为

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. CH₄ B. C₂H₄ C. C₂H₂ D. C₃H₆

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，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：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. C₂H₄ B. C₂H₂ C. C₃H₆ D. C₃H₈

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C_xH_y，则有：

C_xH_y + （x + ）O₂xCO₂ + H₂O

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）；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：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：C_m（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：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C_xH_yO₄，则有12x+y+416=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基的形式连在其他碳上。

【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C_xH_y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：C_xH_y+（x⁺）O₂→xCO₂⁺H₂O

烃的衍生物：C_xH_yO_Z+（x+—）O₂→xCO₂⁺H₂O

2、有机物的质量一定时

（1）烃类物质（C_xH_y）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C_xH_y·（H₂O）_n或C_xH_y·（CO₂）_m或C_xH_y·（H₂O）_n·（CO₂）_m形式，再比较C_xH_y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（C_xH_y）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。

（2）气态烃（C_xH_y）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：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：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: ⑴A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）。 ⑵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：A、B、C中的碳的质量分数与甲烷中相同，⑴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 .⑵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：（1）A.C₉H₂₀O B.C₈H₁₆O C.C₁₀H₈O₂ （2）C_nH_4n-16mO_m

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：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：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：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：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：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3.40ɡ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：3.4ɡ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：设3.40ɡ醇中含H、O原子的物质的量分别为x和y则：

x+16y=3.40ɡ-2.80L/22.4L·mol^-1×12ɡ·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：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】

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：① x中C的质量分数；② x中H的质量分数；③ x在标准状况下的体积；④ x对H₂的相对密度；⑤ x的质量。欲确定x的分子式，所需的最少条件是（）

A、①②④ B、②③④ C、①③⑤ D、①②

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、CH₄N B、C₂H₈N₂ C、C₃H₁₀N D、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：①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％；②1 mol该酸与足量的NaHCO₃反应放出44、8 mL CO₂，与足量的Na反应放出33、6 mL H₂（气体体积均已折算为标准状况）；③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：

⑴苹果酸的分子式为__________________，分子中有________个羧基。

⑵写出苹果酸的结构简式____________________________。

⑶苹果酸的同分异构体中，符合上述①、②两个条件的有（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。⑴写出B的分子式：___________。⑵ 写出C的结构简式：_______；C的名称是_______。⑶写出含5个碳原子的C同系物的同分异构体的结构简式：_____________。

9、某烃A 0.2 mol 在氧气中完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各1.2 mol。试回答：⑴烃A的分子式为_____________。⑵若取一定量的烃A完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各3 mol，则有________g烃A参加了反应，燃烧时消耗标准状况下的氧气___________L。⑶若烃A不能使溴水褪色，但在一定条件下能与氯气发生取代反应，其一氯取代物只有一种，则烃A的结构简式为__________________。⑷若烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下，与H₂加成，其加成产物经测定分子中含有4个甲基，烃A可能有的结构简式为_____________。⑸比烃A少一个碳原子且能使溴水褪色的A的同系物有________种同分异构体。