有机化学计算中的一题多解

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  运用一题多解、创新简捷的思路解题,寻找多种解题途径,并通过比较分析不同解法的优劣,能使学生体会到成功的喜悦和创新价值,增强创新意识。在解答有机化学计算时,除了要有扎实的基本功,有时更要有“奇思妙想”,要清理化学变化中千丝万缕的关系,并简化解答步骤。
  【案例】一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO、CO2和水的质量共27.6 g,若其中水的质量为10.8 g,则CO的质量是
  ()
  A.1.4g B.2.2g
  C.4.4g D.在2.2g和4.4g之间
  解法一:根据元素守恒,列方程组求解。
  根据n(H2O)=■=0.6 mol,由氢原子守恒有:n(C2H5OH)=■=■=0.2 mol,由碳原子守恒有:n(CO2)+n(CO)=0.2 mol×2=0.4 mol,碳的氧化物的总质量为m(CO2)+m(CO)=27.6g-10.8 g=16.8 g
  设CO和CO2的物质的量分别为x、y,则:
   x+y=0.4 mol(碳原子守恒)
   x×28 g/mol+y×44 g/mol=16.8 g
  解得:
  x=0.05 mol
  y=0.35 mol
  则m(CO)=0.05 mol×28 g/mol=1.4 g
  解法归纳:该方法容易被大多数学生所接受,解题思路很容易被想到,是较常见的解题方法。
  解法二:运用分析法和平均相对分子质量求解。
  根据n(H2O)=0.6 mol,则乙醇中含氢原子的物质的量n(H)= 0.6 mol×2=1.2 mol,
  则n(C2H5OH)=■=0.2 mol,n(C)=0.2 mol×2=0.4 mol.又因为m(CO2)+m(CO)=27.6 g-10.8 g=16.8 g,则CO2和CO混合气体的平均相对分子质量为=42,由十字交叉法可知,CO2和CO的物质的量之比为7∶1,则CO2和CO混合气体中CO物质的量分数为■,则n(CO)=0.4 mol×■=0.05 mol,m(CO)=28 g/mol×0.05 mol=1.4 g。
  解法归纳:该方法充分运用了物质的量这一基本化学工具,思路清晰,但技巧性较强。
  解法三:运用极端假设法和讨论法求解。
  乙醇燃烧生成CO和CO2的总质量为27.6 g-10.8 g=16.8 g。可将乙醇的燃烧分为两部分进行讨论:一部分乙醇发生完全燃烧,生成CO2和H2O;另一部分乙醇发生不完全燃烧,生成CO和H2O。
   设乙醇不完全燃烧时生成CO的质量为x,生成水的质量为y,则有:
   C2H5OH+2O2→2CO+3H2O
   56 54
   x y
   C2H5OH + 3O2→2CO2+3H2O
   8854
   16.8 g-x 10.8 g-y
  则■=■,■=■。
  解得:x=1.4 g
  解法归纳:该方法提供了一个解题的思路,但技巧性不强,没有运用物质的量,运算量较大。
  总之,大家在解决此类有机计算时,要理清各个物质间的关系,找出他们内在联系,再列出相关等式求解。
  编辑 王团兰
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