高中化学第一章认识有机化合物重难点十一有关有机物分子式确定的计算含解析.doc

重难点十一 有关有机物分子式确定的计算
【要点解读】
一、实验式的定义
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，实验式又叫最简式．
(1)实验式CnHm中，n、m间没有1以外的公约数．
(2)不同的有机物，可以有相同的实验式．如苯和乙炔的实验式，都是CH，乙烯等烯烃的实验式都是CH2，等等．
二、有机物实验式、分子式的确定方法
有机物实验式、分子式的确定方法分两步完成．
(1)进行定性分析，测定有机物的组成元素．
(2)进行定量分析：
①测定有机物中各元素的质量分数，可确定有机物的实验式；
②测定有机物的式量(或式量范围)，可确定有机物的分子式．
三、有机物结构式的确定方法
根据物质的分子式，利用物质的特殊性质，通过定性或定量分析，可确定物质的结构式．常见方法归类：
1、摩尔质量法(相对分子质量法)
直接计算出1mol气体中各元素原子的物质的量，即可推出分子式．如给出一定条件下的密度(或相对密度)及各元素的质量比(或质量分数比)，求算分子式的途径为：密度(或相对密度)--摩尔质量 1mol--气体中各元素原子物质的量--分子式 
2、商余法(只适用于烃的分子式的求法)
(1)用烃的相对分子质量除以12，商为碳数和余数为氢数．如：CxHy，可用相对分子质量M除以12，看商和余数．即余y，分子式为CxHy．
(2)增减法：由一种烃的分子式，求另一种烃可能的分子式可采用增减法推断．即减少一个碳原子必增加12个氢原子；反之，增加一个碳原子要减少12个氢原子． 
3、最简式法 
根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量及求得的最简式可确定其分子式．如烃的最简式的求法为C：H=(碳的质量分数/12)：(氢的质量分数/1)=a：b(最简整数比) 最简式为CaHb，则分子式为(CaHb)n，n=M/(12a+b)，其中M为烃的式量． 
4、燃烧通式法
(1)两混合气态烃，充分燃烧后，生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积，则原混合烃中必有CH4；若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的物质的量，则原混合烃中必有C2H2．
(2)气体混合烃与足量的氧气充分燃烧后，若总体积保持不变，则原混合烃中的氢原子平均数为4；若体积扩大，则原混合烃中的氢原子平均数大于4；若体积缩小，则原混合烃中氢原子平均数小于4，必有C2H2．(温度在100℃以上) 
5．讨论法
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CxHy中的x、y为正整数，烃的三态与碳原子数相关规律(特别是烃为气态时，x≤4)及烃的通式和性质，运用讨论法，可简捷地确定烃的分子式． 
6．平均分子式法
平均分子式法求判断混合烃的组成(分子式)和物质的量之比．使用条件：由两种或两种以上的烃组成的混合气，欲确定各烃的分子式时，可采用此法．使用方法：一般视混合物为纯净物，设其平均分子式为CxHy根据其他条件求出x或y由平均值规律先确定混合物的成分或其可能性，再利用十字交叉法求出他们物质的量之比．
注：两混合烃，若平均分子量小于或等于26，则该烃中必含甲烷． 
7．键线式法
根据键线式写出分子式，知道碳有四个价键，数氢原子个数的时候，要细心．
8．分子组成通式法：
根据有机物原子的组成通式来确定有机物分子式：
烷烃：CnH2n+2；单烯烃或环烷烃：CnH2n；单炔烃或二烯烃：CnH2n-2；苯的同系物CnH2n-6；烃CxHy；饱和一元醇CnH2n+2O；饱和一元醛CnH2nO；饱和一元酸CnH2nO2
9．官能团法：由特殊反应确定官能团的种类和数目
例如：能发生加成反应的有机物分子中存在：能与银氨溶液或新制Cu(OH)2反应的：能与活泼金属反应产生氢气的：能与Na2CO3或NaHCO3反应放出气体的等
10．不饱和度法：
1)不饱和度的含义：完全由碳氢两种元素形成的分子，若分子内全部是单键结合，并且没有环状结构存在，这种烃为烷烃，通式为CnH2n+2，我们说这种烃不饱和度(Ω)为零．当分子中有一个双键或有一个碳环存在时，在原分子的基础上减去2个氢原子，这称为分子中有一个不饱和度．同理，依次增加不饱和度． 有了不饱和度，看到一个烃分子的结构，仅知道其中碳原子或氢原子就可以很迅速地求出另外一种原子；更重要的是，仅知道某分子的分子式，可先求不饱和度，从而反推其分子结构的可能性是一个极有力的推断工具．
2)常见有机物不饱和度的求法：
①对于烃：CxHy Ω=；
②对于卤代烃：CxHyXz可以等效与CxHy+z Ω=；
③烃的含氧衍生物：CxHyOz，O元素个数对不饱和度没有影响，Ω=，当含氧衍生物为醛或羧酸等含“C=O”结构的有机物时，一个“C=O”贡献一个不饱和度。
【重难点指数】★★★

【重难点考向一】 商余法
【例1】常温下某气态烃A的密度为相同条件下氢气密度的15倍，该烃中C的质量分数为80%，则该烃的实验式为　　　　，分子式为　 。

【名师点睛】考查了有机物分子式的确定，把握相对密度与C质量分数计算方法进行推断；相同条件下，密度之比等于相对分子质量之比，该烃蒸气对氢气的相对密度为15，故该烃的相对分子质量为15×2=30，根据烃中C元素的质量分数计算分子中C原子数目，再根据相对分子质量计算分子中H原子数目，据此书写分子式。

【重难点考向二】 平均值法
【例2】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？
【答案】 C2H2和C2H6或C2H2和C2H4
【解析】因为V(混烃)：V(CO2)：V(H2O)=1：2：1.5，所以：V(混烃)：V(C)：V(H)=1：2：3，平均组成为C2H3，根据平均组成C2H3分析，能满足平均组成的混烃只有两组，即C2H2和C2H6或C2H2和C2H4组成的混烃。
【名师点睛】考查有机物组成的确定、混合物的有关计算，注意利用平均分子组成判断烃的组成，常用方法有：平均碳法、平均氢法、平均碳氢分子式法、平均式量法；浓硫酸吸收的是水蒸气，碱石灰吸收的是二氧化碳，设烃的平均组成为CxHy，根据体积之比等于物质的量之比计算平均分子式，然后对各选项进行判断。

【重难点考向三】 燃烧通式法
【例3】20℃时，某气态烃与氧气混合装入密闭容器中，点燃爆炸后回到原温度，此时容器内气体的压强为反应前的一半，经氢氧化钠溶液吸收后，容器内几乎成真空，此烃可能是
A．CH4      B．C2H6      C．C3H8    D．C2H4
【答案】CD

【名师点睛】考查物质间反应时体的变化，气态氢化合物氧混后装密闭器中，经充分反后，生成二氧碳和水，容器内体反应的一半．再经足量的氢氧钠溶吸收，容内几乎真空明生成的二氧化碳的分子数碳氢化合物与氧气分子总数的一半。

【重难点考向四】官能团法
【例4】某有机化合物A对氢气的相对密度为29，燃烧该有机物2.9g，生成3.36L二氧化碳气体，①求该有机化合物的分子式；
②取0.58g该有机物与足量银氨溶液反应，析出金属2.16g．写出该化合物的结构简式。
【答案】① C3H6O ②CH3CH2CHO
【解析】：①相对分子质量为2×29=58，2.9g就为0.05mol，生成3.36L二氧化碳，即0.15mol，所以含有0.15mol碳．则分子式中含3个碳，剩余相对分子质量58-3×12=22，不可能为22个氢，所以是1个氧和6个氢．分子式为C3H6O；
②0.01mol生成0.02mol的银，则含有一个醛基，结合分子式可得此为CH3CH2CHO。
【名师点睛】考查有机物分子式确定、醛的性质等知识，有机化合物A对氢气的相对密度为29，则A的相对分子质量=29×2=58，计算二氧化碳的物质的量，根据质量守恒判断有机物是否含有氧元素，若有氧元素，计算氧元素质量，进而计算2.9gA中氧原子物质的量，确定有机物A的最简式，再结合相对分子质量确定其分子式，再结合性质推断其结构式。

【趁热打铁】
1．5.3g某烃完全燃烧后得到标准状况下8.96L的CO2气体，该烃的蒸气密度是相同条件下氢气密度的53倍．求该烃的相对分子质量和分子式？

【名师点睛】相同条件下，气体的密度与相对分子量成正比，据此就可以计算出氢气的相对分子量，然后根据n=m/M计算出该烃的物质的量，再根据标况下的二氧化碳的体积计算出该烃分子中含有的碳原子数目，最后根据相对分子量计算出该烃的分子式。
2．只含C、H、O三种元素的有机物，在空气中燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比是1：2，在这类有机物中(　　)
A．相对分子质量最小的化合物分子式是CH2O
B．相对分子质量最小的化合物分子式是C2H2O
C．含相同碳原子数的各化合物，其相对分子质量之差是16的整数倍
D．含相同碳原子数的各化合物，其相对分子质量之差是18的整数倍
【答案】D
【解析】A．由于该有机物分子组成表示为(CO)m(H2O)n，当m=n=1时，相对分子质量最小，该有机物分子式为CH2O2，故A错误；B．由于该有机物分子组成表示为(CO)m(H2O)n，当m=n=1时，相对分子质量最小，该有机物分子式为CH2O2，故B错误；C．由于该有机物分子组成表示为(CO)m(H2O)n，含相同碳原子的化合物，其相对分子质量差是18n，故C错误；D．由于该有机物分子组成表示为(CO)m(H2O)n，含相同碳原子的化合物，其相对分子质量差是18n，故D正确；故选D。
【名师点睛】查考查了有机物分子式确定的计算，只含C、H、O三种元素的有机物，由于消耗的氧气和生成的二氧化碳的体积比是1：2，则该有机物分子组成可表示为(CO)m(H2O)n，据此分析判断。
3．由两种气态烃组成的混合物，体积为10mL．与过量的氧气混合再充分燃烧，将生成物通过浓H2SO4气体体积减少25mL，再通过碱石灰气体体积又减少20mL(气体体积均为同温同压下)．混合烃的组成可能为(　　)
A．C4H10和C2H4 B．C2H6和C2H4 C．CH4和C3H4 D．C2H4和C2H2
【答案】B

4．完全燃烧2mol某有机物，可以收集到标准状况下89.6L的CO2和6mol的H2O，同时消耗6molO2，试推断该有机物的分子式是(　　)
A．C2H4 B．C2H4O C．C2H6 D．C2H6O

【答案】D
【解析】标况下89.6L二氧化碳的物质的量为：=4mol，完全燃烧2mol某有机物，生成4molCO2和6mol H2O，同时消耗6mol O2，则有机物分子中C原子数目=4mol/2mol=2、H原子数目==6，设有机物分子式为C2H6On，根据耗氧量，则：2mol×(2+6/4-n/2)=6，解得n=1，故该有机物的分子式为C2H6O，故选D。
5．某有机样品3.1g完全燃烧，燃烧后的混合物通入过量的澄清石灰水，石灰水共增重7.1g，经过滤得到10g沉淀，该有机样品可能是(　　)
A．乙酸 B．乙醇 C．乙醛 D．甲醇和丙三醇的混合物

【名师点睛】考查有机物分子式的确定，根据质量守恒确定有机物的是否含有氧元素是关键，石灰水共增重7.1g，为燃烧生成的二氧化碳与水的质量，10g沉淀为碳酸钙的质量；有机物中的碳全部转化为二氧化碳，有机物中的氢全部转化为水，计算二氧化碳、水的物质的量，进而计算C元素、H元素的质量，根据质量守恒判断有机物中是否含有氧元素，根据原子守恒计算有机物的最简式，结合选项判断。

7