有机物分子式推求法浅探

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  一、单位摩尔法
  根据有机物的摩尔质量(或相对分子质量)和有机物中各元素的质量分数(或质量比),推算出1mol该有机物中各元素原子的物质的量,从而确定分子中各原子个数,最后确定有机物分子式。
  例1.某化合物由碳、氢两种元素组成,其中含碳的质量分数为85.7%,在标准状况下11.2L。此化合物的质量为14g,求此化合物的分子式。
  解析:此烃的摩尔质量为Mr=14g÷ =28g/mol
  1mol此烃中碳原子和氢原子的物质的量分别为:
  n(C)=28g×85.7%÷12g/mol=2mol
  n(H)=28g×14.3%÷1g/mol=4mol
  所以1mol此烃中含2molC和4molH,
  即此烃的分子式为C2H4。
  二、元素守恒法
  有机物充分燃烧时,碳原子全部转化为CO2,氢原子全部转化为H2O,若CO2及H2O中含氧量之和等于燃烧时耗氧量,则有机物为烃;若多于燃烧时的耗氧量,则有机物为烃的含氧衍生物。故求有机物分子式时,可根据生成物CO2及H2O中的元素含量结合有机物用量直接推算出来。
  例2.有4.8g某有机物在纯氧中充分燃烧,生成CO2为1.56g,H2O为5.76g,消耗O2为11.52g。又知此有机物的气体密度为同种状况下氢气的30倍,求该有机物的分子式。
  解析:根据题意该有机物的摩尔质量为:30×2g/mol=60g/mol。
  4.8g该有机物的物质的量为0.08mol。
  10.56gCO2·0.24molCO2·0.24molC·0.48molO
  5.76gH2O·0.32molH2O·0.64molH·0.32molO
  11.52gO2·0.36molO2·0.72molO
  0.08mol该有机物充分燃烧后反应物中CO2及H2O中氧原子的总物质的量为0.48mol+0.32mol=0.80mol,燃烧时耗O2中氧原子的物质的量为0.72mol,0.08mol有机物中含氧原子的物质的量为0.80mol-0.72mol=0.08mol,该有机物中含0.24molC、0.64molH和0.08molO,即该有机物的分子式为C3H8O。
  三、燃烧通式法
  根据有机物完全燃烧反应的通式以及依据反应物和生成物的质量、物质的量或体积关系求分子式。如烃的分子式可设为CxHy,由于x和y是相对独立的,计算中数据的运算简便。根据烃的燃烧反应方程式,借助通式CxHy进行计算,解出x、y,最后得出烃的分子式。
  例3.在150℃时,1升某烃完全燃烧后,生成3升CO2和4升H2O,求该烃的分子式。
  解析:设该烃的分子式为CxHy,则有:
  CxHy+(x+ )O2→xCO2+ H2O
  1mol xmol mol
  1L 3L 4L
  解得:x=3,y=8。
  即该烃的分子式为C3H8。
  四、平均分子式(量)法
  根据有机混合物中的平均碳原子数或平均氢原子数确定混合物的碳。通常也可以用十字交叉法使复杂的计算简单化,或者利用平均相对分子质量来确定其可能的组成,此时,采用十字交叉法计算较为简捷。若两混合气态烃平均相对分子质量小于或等于26,则该烃中必含有甲烷。
  例4.由某气态烷烃和气态炔烃组成的混合气体1升,完全燃烧后生成1.4升CO2和1.6升水蒸气(气体体积均在相同状况下测定),则该混合气体中的组成是( )。
  A. C2H6和C2H2 B. C2H6和C3H4
  C. CH4和C2H2 D. CH4和C3H4
  解析:由1L混合气体1.4molCO2、1.6molH2O,可知该混合气体的平均分子式为C1.4H3.2,符合上述条件的只有选项C。
  五、烃分子量(M)除商取余法(仅适用于求烃的分子式)
  根据烷烃(通式CnH2n-2)、烯烃和环烷烃(通式CnH2n)、炔烃和二烯烃(通式CnH2n-2)、苯和苯的同系物(通式CnH2n-6)分子中都有一个共同部分为CnH2n,这部分的式量为14n。因此用烃的分子量除以14就可以得到分子所含的碳原子数n的值,再根据余数就可以求得烃的分子式。
  例5.某烃相对分子量为84,求该烃的分子式。
  解析: =6能除尽,即该烃的分子式为C6H12。
  六、极值法
  根据有机物燃烧耗氧量的上下限值及有机物通式列出不等式进行求解,从而确定其分子式。
  例6.常温下,在密闭容器中混有2亳升气态烷烃和13毫升O2,点燃爆炸,生成的只是气态产物,其中除CO2和H2O,又在剩余物中加入6毫升O2,再进行一次爆炸,重新得到的只是气态产物,除得到CO2外,还剩余O2。试确定该烃的分子式。
  解析:设烷烃的分子式为CnH2n+2,则1毫升CnH2n+2完全燃烧时耗O2量为 毫升,则有13<3n+1<13+6,即4
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