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选择题是高考化学必考的题型,但有些有机选择题牵连的知识较多或反应比较复杂,看起来无从下手,此类题目就需要巧解。以下介绍几种巧解选择题的方法,掌握之后可以大大加快解题速率。
一、守恒法
例1 将一定量的O2、CH4通入含有一定量Na2O2的密闭容器中,在400 K,1.01×105 Pa时,用电火花引发反应,待反应结束后,测得容器内压强为零,向所得的固体中加水,无气体产生,则原混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为()。
A.1∶1∶1B.2∶1∶1C.2∶1∶3D.1∶2∶6
解析 方法一 电荷守恒法
依题意,三者恰好完全反应,Na2O2无剩余,设O2、CH4、Na2O2的物质的量分别为x mol、y mol、z mol。根据电荷守恒定律,则有4x+2z=8y。将A、B、C、D的数值代入,符合条件的只有D。
方法二 原子守恒法
由题意可知xO2+yCH4+zNa2O2→yNa2CO3+4yNaOH。根据C和H原子守恒,则Na2CO3和NaOH的计量系数分别为y和4y,再根据O原子守恒可得2x+2z=7y。将A、B、C、D的数值代入,符合条件的只有D。
二、换元法
例2 立方烷的分子式为C8H8,每个顶点都有1个氢原子,如果用3个氚(D)原子取代分子里的3个氢原子,则有3种同分异构体,当用5个氚(D)原子取代分子里的5个氢原子时,同分异构体数目为()。
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
解析 假设立方烷1个分子中8个H原子全部为D原子,“用5个D取代分子里的5个H原子”可以换成用“3个H原子取代分子里的3个D原子”,则仍为3种取代方法。故选B。
练习 已知分子式为C12H12的物质A的结构简式,如图1所示,苯环上的二氯代物有9种同分异构体,则苯环上的四氯代物有______种同分异构体。
三、联想法
例3 B3N3H6为环状结构的分子,曾被称为“无机苯”,它与苯分子为等电子体,试推断该化合物的结构,判断该化合物的一氯代物和二氯代物的同分异构体各有()种。
A.2、4 B.3、4 C.1、3 D.2、3
解析 通过对苯分子平面正六边形的联想,可以推断该化合物应为平面正六边形,三个硼原子和三个氮原子组成六元环,苯分子中六个碳原子形成等同的共价键,所以该化合物的硼和氮原子间也形成等同的共价键,键角应为120°,所以B原子和N原子应交替排列,其结构如图2所示。苯环上六个原子全部为碳原子,所以其一氯代物只有一种,而“无机苯”环上有两种原子,故其一氯代物有2种,二氯代物有4种,选A。
四、代数法
例4 有x LC3H8和C2H4组成的混合气体,完全燃烧需要耗O2 y L(同温同压下),则混合气体中C2H4与C3H8的体积比等于()。
A.(2x-4y)/(3x-8y)B.(3x-8y)/(2y-x)
C.(5x-y)/(y-3x)D.(x-5y)/(3y-x)
解析 设混合气体中,C2H4为a L,则C3H8为(x-a) L,则有C2H4与C3H8的体积比等于a/(x-a)。根据分数的基本性质可知,与a/(x-a)数值相等的分数中,分子分母之和应是x的倍数,并且不含y,故选C。
五、奇偶法
例5 由氨气、甲烷、氢气组成的混合气体,测得混合气体的平均相对分子质量为10,则混合气体中氨气、甲烷、氢气的体积之比为()。
A.3∶2∶1B.1∶2∶3C.1∶3∶4D.2∶3∶4
解析 混合气体的平均相对分子质量为偶数,而甲烷和氢气的相对分子质量也都为偶数,所以只能使相对分子质量为奇数的NH3的体积在体积比中为偶数时,才能使平均相对分子质量为偶数,故选D。
六、观察法
例6 在烧焦的鱼肉中,含有的致癌物质苯并[α]芘,其结构式如图3所示,它是一种稠环芳香烃,则其分子式为()。
A.C30H36B.C20H34
C.C29H12D.C20H20
解析 此题用常规法求解很难,但仔细观察其结构式不难看出有多个苯环相连,所以其C原子数必然大于H原子数,故答案为C。
“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”
一、守恒法
例1 将一定量的O2、CH4通入含有一定量Na2O2的密闭容器中,在400 K,1.01×105 Pa时,用电火花引发反应,待反应结束后,测得容器内压强为零,向所得的固体中加水,无气体产生,则原混合物中O2、CH4、Na2O2的物质的量之比为()。
A.1∶1∶1B.2∶1∶1C.2∶1∶3D.1∶2∶6
解析 方法一 电荷守恒法
依题意,三者恰好完全反应,Na2O2无剩余,设O2、CH4、Na2O2的物质的量分别为x mol、y mol、z mol。根据电荷守恒定律,则有4x+2z=8y。将A、B、C、D的数值代入,符合条件的只有D。
方法二 原子守恒法
由题意可知xO2+yCH4+zNa2O2→yNa2CO3+4yNaOH。根据C和H原子守恒,则Na2CO3和NaOH的计量系数分别为y和4y,再根据O原子守恒可得2x+2z=7y。将A、B、C、D的数值代入,符合条件的只有D。
二、换元法
例2 立方烷的分子式为C8H8,每个顶点都有1个氢原子,如果用3个氚(D)原子取代分子里的3个氢原子,则有3种同分异构体,当用5个氚(D)原子取代分子里的5个氢原子时,同分异构体数目为()。
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
解析 假设立方烷1个分子中8个H原子全部为D原子,“用5个D取代分子里的5个H原子”可以换成用“3个H原子取代分子里的3个D原子”,则仍为3种取代方法。故选B。
练习 已知分子式为C12H12的物质A的结构简式,如图1所示,苯环上的二氯代物有9种同分异构体,则苯环上的四氯代物有______种同分异构体。
三、联想法
例3 B3N3H6为环状结构的分子,曾被称为“无机苯”,它与苯分子为等电子体,试推断该化合物的结构,判断该化合物的一氯代物和二氯代物的同分异构体各有()种。
A.2、4 B.3、4 C.1、3 D.2、3
解析 通过对苯分子平面正六边形的联想,可以推断该化合物应为平面正六边形,三个硼原子和三个氮原子组成六元环,苯分子中六个碳原子形成等同的共价键,所以该化合物的硼和氮原子间也形成等同的共价键,键角应为120°,所以B原子和N原子应交替排列,其结构如图2所示。苯环上六个原子全部为碳原子,所以其一氯代物只有一种,而“无机苯”环上有两种原子,故其一氯代物有2种,二氯代物有4种,选A。
四、代数法
例4 有x LC3H8和C2H4组成的混合气体,完全燃烧需要耗O2 y L(同温同压下),则混合气体中C2H4与C3H8的体积比等于()。
A.(2x-4y)/(3x-8y)B.(3x-8y)/(2y-x)
C.(5x-y)/(y-3x)D.(x-5y)/(3y-x)
解析 设混合气体中,C2H4为a L,则C3H8为(x-a) L,则有C2H4与C3H8的体积比等于a/(x-a)。根据分数的基本性质可知,与a/(x-a)数值相等的分数中,分子分母之和应是x的倍数,并且不含y,故选C。
五、奇偶法
例5 由氨气、甲烷、氢气组成的混合气体,测得混合气体的平均相对分子质量为10,则混合气体中氨气、甲烷、氢气的体积之比为()。
A.3∶2∶1B.1∶2∶3C.1∶3∶4D.2∶3∶4
解析 混合气体的平均相对分子质量为偶数,而甲烷和氢气的相对分子质量也都为偶数,所以只能使相对分子质量为奇数的NH3的体积在体积比中为偶数时,才能使平均相对分子质量为偶数,故选D。
六、观察法
例6 在烧焦的鱼肉中,含有的致癌物质苯并[α]芘,其结构式如图3所示,它是一种稠环芳香烃,则其分子式为()。
A.C30H36B.C20H34
C.C29H12D.C20H20
解析 此题用常规法求解很难,但仔细观察其结构式不难看出有多个苯环相连,所以其C原子数必然大于H原子数,故答案为C。
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