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                发表日期:2007年1月14日 出处:教务处 作者:xunzi 编辑:xunzi 有8687位读者读过此文 【字体:
                有机化学常见题的解题方法(一)

                【例1】  已知某烃的分子量为106,其分子式为______。在常见的有机物中,具有此分子组成的同分异构体◥结构简式分别为:________。其中环状结构上的一硝基取代物只有一种的是________;有两种的是_______;有三种的是_______。

                【分析】  本题涉及的知识内容有三部分,一是通过计算确定该烃的分「子组成;二是烃类有机物同分异构体的判断;三是烃的衍生物同分异构体的判断。无论是其中涉及确【定分子组成的定量计算,还是判断同分异构现誰知道冷光會不會有得到什么東西象,都是有机化学学习中的基本要求和重点内容。

                根据题中所给的条件,本题红黑大战ios下载确【定分子组成的定量计算是属于通过各类有机物的分子组成的通式和分子量确█定分子组成的该基本化学计算类型的一个子类型。题中烃的分类有多种,其中主要的烃类化合物及其分子组成通式如下表所列:

                在题中没有明确该烃的种类时,根据各类烃的不㊣ 同分子组成通式归纳成为

                一个通式即为CnH2n+x,即此式中x值不同时,就表示着各类烃具体的分子组成规律。

                此时,根据题中给出烃的分子量和烃的分子组成通式CnH2n+x,得到:14n+x=106。然后针对这一量关系式进行讨论:①若x=+2(即为烷烃)时,

                =-6(即为苯)或苯武圣和漸都是一驚的同系物)时,则n=8,由此确定此烃的分子式为C8H10,是苯的同系物,是一类常见▼的有机化合物。在苯的同系物中,分子组成为C8H10的同分异构体有乙苯和二甲苯,而二甲苯的同分神色异构体又有:邻一二甲苯、对一二甲苯和间一二甲苯;它们的结构≡简式分别为:

                判断这些苯的同系物在苯环上的一硝基取代物,因硝基(-NO2)官能团的位置不同而形成的同分异构体时,可采用“对称轴法”,即在被取代基取代的主体结构上划对称轴,取代基因只能在对称轴的一侧,或是在对称轴上;而不能越╲过对称轴,否则就会重复出现同样的有机物。如确定分子组成为C8H10各同分异构体在苯环上的一硝基取代物的数目时,以虚线为对称轴,以箭头号表示取代基可能取代的位置,本题最后三个问题的解法可图式如下:

                最后还可以得到这些苯的同系物的一硝←基取代物各结构简式

                【答案】C8H10;

                【点评】通过此题内容和要求以及解题过程中的体会,应有如下几项收获:

                (1)要在接触题目和解题过程中,重视所学有关知识内容、知识点、知识要点和知识难点。能通〓过题目的完成达到巩固所学有关知识的目的。正如在本题“解题分析”的开始所说,题目涉及的两部分内容:确定分子组成的化学计算和判断同分异构现象,就是有机化学中的重点知识内容。可以看到这些重点知识有关内容在题◣目中的具体体现,明确运用这些知识解决问题的相应方法。

                (2)学习化学定量计算时,必须重视类型的划分。因为化勢力卻是不朝西北学定量计算题是数不胜数,不计其数的,而化学定量计算的类型却☉是屈指可数的,对于每一种类型或是其子类型,都有相应的解题途径(不一定是唯一的)。本题的定量计算属于“判断分子组成的计算题”类型中“根据分子组成和分子量确定分子组成”这一子类型。除卐此之外还有“根据元素质量◆比和分子量确定分子组成”和“根据燃烧反应通式中定量关系确定分子组成”两个重要的子类型。本题烃类的分子组成通式,是根据各类烃的分子组成通式归纳得到的。说明对所学的知识不能停滞在某个固定的知识内容和结论,要具有运用、拓展和创新的意识╳和才能,重视在解题过程中能力的培养和自身素质的提高。

                (3)“对称轴法”作为进行碳链异构和官能团位置异构判断时的一种运用方法,需经过一定的练习来体验、熟悉和巩固方法※的使用,并在使用中发现其中的某些特殊情况。忽视必要地练习,知识和方法的掌握就往往不能实现。本题在判断对一二甲苯的一硝基取代物时,就会发现它的结构简式的对称轴有两个,从而加蟹耶多頓時被一金飛了出去深对“存在多个对称轴”这一情况的重视,同时也√深化了对“对称轴法”的理解。

                为巩固本题解题过程中的收获,可练习完成如下练习题(摘自1991年全国高考试题):

                “若A是分子量搖了搖頭为128的烃,其分子式可能是______或_______。

                若A是易升华▓的片状晶体,则其结构简式为__________。”

                此题解题过程与例1相似,当设烃的分子组成为CnH2n+x,根据其分子量为128,解得:x=+2时,n=9,分子式可以是C9H20;x=-12(萘和萘的同系物分子组成通式为CnH2n-12)时,n=10,分子式也可以是C10H8。两者中,易升华的片卐状晶体为萘,结构简式为 (或 )

                【例2】  如果定义有机物的同系列是一系列结构式符合 。B(其中n=0、1、2、3……)的化合物。式中A、B是任意一种基团(或氢原子),W为2价的有但強大机基团,又称为该同系列的系差。同系列化合物的性质往往呈现规律性变化。下列四★组化合物中,不可称为同系列〖的是

                A.CH3CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH2CH3、

                CH3CH2CH2CH2CH2CH3。

                B.CH3CH=CHCHO、CH2CH=CHCH=CHCHO、

                CH3(CH=CH)3CHO

                C.CH3CH2CH3、CH3CHClCH2CH3、CH3CHClCH2CHClCH3

                D.ClCH2CHClCCl3、ClCH2CHClCH2CHClCCl3、

                ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3

                【分析】本题是涉及同系物概念的新信息给予题。要求在原来对同系物认识的基础上,结合题中给出广义的同系物概念新信息内容,确定各选项中不互为同系物的一组有机物。

                原来界定同系物,是指“结构相似,在分子组成Ψ 上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物”。本题中定义有机物的同系列,即指同系物的系列,它们的结构式只需符合 B(n=0、1、2、3……)。将原同系物概念中相差的CH2原子团,换莫非成为广义的2价有机基团-W-;而A和B是结构两端的任意一种已被确定的一价原子基团或氢原子■■。因此解本题时,就不能只考虑分子组成中相差的CH2,而是要确定“系差”-W-。

                在判断互为同系物的有机物时,因涉及的有机物的结构中有若干系差,所以其结构式往往比较▅长。在处理时,可根据题干中所示的 B这一结构特征,先初步确定结构式两端的一价原子基因。如选项A.中各有机物结构中两端的甲基(-CH3),然后当确定选项A中各有机物存在系差-CH2-,再⊙明确碳链两端应是H原子。选项B中各有机物存在系差-CH=CH-,碳链两端分别是-CH3和-CHO。选D中各有机物存在系差为 ,碳链两端分别是-Cl和CCl3。所以,本题中选项A、B、D中,每组中的各有机物分子结构的相互关系都与题中给定的结构特点 B相符,可称为同系列。确定题中要求㊣㊣“不可称为同系列的“是选项C中的一组有机物。仔细分析选项C中的三种有机物也确定没有共同的“系差”。

                【答案】C

                【点评】本题的解题过程中还存在两个解法上的特点。一是题中明确“不可称为同系列”选项的选择,虽原题中为强调“不可”而标有着重号。但完成过程中仍易错选成“可称为同系列”的选项。因此解题时,根据对每个选项的判断结果应随时作有标记,如:可以的划“√’,不可以的划“×”。最后再明确题干△中的要求,确定本题的正确答案的选项。二是对于选择题,在完成过程中,若有三个选项不是本题弱水之源答案时,本题答案定为剩余一个选项。只要解题过ζ 程认真,此时无需再进行验证。

                在完成本题的具体解题分析并得到最终正确结果之后,应联系以往接触的“新信息给予题”,分辨题中给予的新信息与原来掌握的已有知识的关【系情况。虽然都是新信息在题中出现,有的只重在提供简单的信息背景材料;有的新信息是原有知识的接续或补充,有的新信息则是原有知识的完善或变更。本题给出的同系列是指同一类的若干同系物形成的系列,而对同系物概念的界定义与我们原有的同系物概念有所不同。在此情⊙况下,切忌固守原有概念的内涵,影响对新信息内容的接受、理解和应用。

                【例3】  已知某烃的分子组成为C1134H1146,它是1993年报导新合成的有机物,其分子中只含三种结构单元,分别为:

                (Ⅰ)          (Ⅱ)-C≡C-         (Ⅲ)(CH3)3C-

                当化○学式为CnHm的烃中m<2n+2时,该烃及该烃的烃基就具有一

                如C1134H1146的三种结构单元的不饱度分别为4、2、0。

                试求:

                (1)C1134H1146的烃分子中,上述三种结构单元(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ)各有多少个?

                (2)若烃的最近還真沒多出什么貴賓分子组成为C1398H1278,其不饱和度是多少?

                【分析】本题是针对各类烃分子组成中碳、氢原@子的个数关系,考虑分子的结构特点和分子组成间的定量关系规律,突出结构是学习有机化学的关键。而设计的看著隧道前新信息给予题。题中给出新的概念“不饱和度”(即缺︽氢指数)”并运用此新概念解决有关定量问题,从而达到考查能力的目的。

                饱和烃的分子组成通式CnH2n+2中,H的个数2n+2,是最大的上限值。在此数值基础上,当出现不饱和键或环状结构,氢原子〗个数都相应减少(如出现一个C=C键、C=O键或一个环状结构都减少2个H原子),氢原子数小于2n+2时,都导致饱和状态的破坏。因而缺氢指数即不饱和

                2个氢原子。理解此概念后、就明确结构单元(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)对应的烃为C6H6、C2H2、C4H10,不饱和@ 度可分别进行计算为4、2、0。这样,就可明确地计算C1134H1146和C1398H1278两烃的不饱和度分别为:

                中各结构单元个数时,可设三种结构单元分别为x、y、z。根据该烃化学式中C、H原子个数和不饱和存在度,联系三个结构单元¤的C、H原子个数和不饱和度,可列三个方程式解得x、y、z的数值。

                【答案】

                设C1134H1146分子中结构单元(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的个数分别为x、y、z。

                根据C、H原子个数和不饱和度,得到:

                解得:x=94,y=93,z=96

                答:C1134H1146分子中结构单元(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的个数分别为94、93、96。C1398H1278的不饱和度为760。

                【点评】由本题中给予的新◣信息,即引入的“不饱和度”,也称为“缺氢指数”这一新的定量概念,可以得知:有机物的分子结构决定该有机物的分子组成,明确分子组成中各元素多了原子个数的量关系;而有机物的分子组成也能反应出其分子结构的可能情况,有利于对确定分子式的▆有机物,进行同分异构体的判断。

                上述的结论不仅适用于本题中所指烃类有机物,同样适用于烃的衍生物和其它类别的其他有机物。为此应将题中所给予的新信息,视为有机化学学习过程中重要的新知识,深刻理解,并加以广泛地应用。为此,对“不饱和度”(或“缺氢指数”)概念,应明确地认识其涵义包括如下几项要点:

                (1)在分子结构单元中,由单键形成每一个环状结构的不饱和度为1;每个C=C键或C=O链的不饱和度为1;每个C≡C键的不饱和都是輔助線度为2,无以上各特征的结构单元不饱和度为0。

                (2)结构单元的不饱和度有加和性。即确定分子结↘构的有机物,其不饱和度是其中各结构单元不饱和度之和。如:C-H、C-C、C=O、C=C各结构单元的不饱和度分别为0、0、1、1,可知 的不饱和度为2。

                (3)若烃或烃的含氧衍生物分子组成表示为CxHy和CxHyOz,不饱和

                若碳原子▂个数为x,氢原子①个数为(2x+2)。而不饱和度每增加1时,氢原子个数就在(2x+2)的这个基数中减少2个氢原子。

                这样通过分析、理解和归纳而获得完整的新知识就能准确我必定會讓你變化為人而灵活地运用。比如:碳原子个数相同的有机物,若分子式相同,则不饱和〇度也相同;所以,互为同分异构体的有机物,不饱和度必然相同。从而也有利于同分异构现象的判断。

                【例4】  有机环状化合物的结构简式可进一步简化,例如A式可简写为B式。C式是1990年公开报导的1000万种№新化合物。

                则化合物C中碳原子数是_______,分子式是______,若D是C的同分异构体,但D属于酚类化合物,而且结构式中没有-CH3基团,请写出D可能的结构简式。(任意一种,填入上列方框中)

                【分析】本题要求通过有机物的结构确定分子组成;再根据分子组成和指定的条件要求确№定其分子结构。在完成此题的过程中加深了对同分异构现象的理解,也可充分体现有机物分子结构在学习有机物时的重要意义。题中给出了用有机物简写式表示其分子结构的方法,也属▃于新信息给予题。

                通过题中给出的有机物简写式C,可方便地确定这一有机环状化合物C的分子组成中碳原子▂个数为14,氧原子个数为1。至于氢原子个数,当然可→以根据结构中和每个碳成键的氢原子个数进行累计相加得到。但这种方法的效率过低,没有充分到用有机结构在解决问题时相应规律。

                对于有机物的分子组成进行判断时,应首先明确:当碳原子个数为n时,氢原子的个数的最大上限值为2n+2个。在ξ此基础之下,如果在分子结构中多一个C=C键,或多一个环状结构时,在分子组成中都要减少2个氢原子,而增加一个C≡C键就要减少4个氢原子。以此规律来看化合物C的结构,其中存在两↑个C=C键和三个环状结构,说明碳原子个数为n时,氢原子个数应是在2n+2的基数下,减少2×5个氢原子,即化合物C的分子组成应符合的通式为CnH(2n+2)-2×5O,即CnH2n-8O。有机物C的分子结构简写式明确表示出其碳原子个数为14,由此可直接确定化合物的分子式为C14H20O。这一根据结构规律确定分子组成的方法同时具有准确和快♀捷的特点。这也说明重视结构是学好有机化学的关键所在。

                在解决化合物C的同分异构体D的结构时,同样要运用根据结构规律所确定的分子组成和分子结构相关的定量关系。要确保化合ξ 物D的组成也符合C14H20O时,需明确此化合物的结构中C=C键和环状结构总数要满足5个。按题中要求“D属于酚类”结构中若出现一个苯环( )时,就只需再增加一个环々状结构,或是一个C=C键。再根据题中要求“结构式中没有-CH3基团”,即可确定化合物D有几种可能的结构,如: 或者其他的若干种位置异构体。

                【答案】14;C14H20O; (或其他的合頭頂理的结构式)

                【点评】通过本题的上述解题过程可知:掌握分子结构特点和分子组成之间的相互关系『和规律之后,可方便地通过分子结构确定分子组成;也便于通过分子组成确定可能的分子结构。这也是解决同分异构现象有关问题的相应知识内容和优化解题方法的关键。

                解决此题时,也可利用前面例题中提出的“不饱和度”(即“缺氧指数”)的概念。根据题中有◤机环状化合物C的结构 ,可确定其分子组成中有14个碳原子、1个氧原子,不饱和度为5。依据不饱和度的

                即可解得m=20,由此确定有机物C的分子式为C14H20O。同样,在确定C的同分异构体D的结构时,也要确定有机物D的不饱和度等于5。

                【例5】  描述CH3-CH=CH-C≡C-CF3分子结构的∮下列叙述中正确的是

                A.6个碳原子有可能都在一条直线上

                B.6个碳原子不可能都在一条直线上ㄨ

                C.6个碳原子有可能都在同一平面上

                D.6个碳原子不可能都在同一平面上

                【分析】分子结构是有机化学知识内容的基础。本题是根据乙烯和乙炔分子结构的空间排︼布特点,判断所给相关有机化合物分子碳架结构空间状况的选择题。考查对烃的重要代表物分子结构的理解掌握和灵活应用能力。

                解本选择题时,可先针对阐□述角度相近的选项A.和B.判断题中有机物碳架结构中,6个碳原子是否都在一条直线上。根据乙烯的分子结构中,所有的C、H原子都在同一平面上,每个碳原子相邻两个键的键角都约为120°。题成長和潛力中有机物的C=C双键与甲基中碳原子和不饱和碳原子间C-C键的键角也近似为120°,其3个〓相应的碳原子就不可能在一条直线上。同理可知C≡C叁键的碳原子与C=C双键的碳原子构成的C-C单键和C=C双键间的键角,也同样近似为120°。根据上述分析可对题中有机物的碳架结构表示为:

                可知6个碳原子,不可能都在一条直线上。确定选项A.的说法不正确,而B正确。

                然后,根据CH2=CH2分子结构中所有原子都在同一平面上,CH≡CH分子结构中所有原子都在同一条直线上的空间分子结构状况分析,题中的有机物相当于甲基(-CH3)中的碳原子代换了CH2=CH2分子结构中的一个氢原子,即将CH2=CH2结构的一←个C-H键变为C-C键,所以该甲基的碳原子应与C=C键的两个不饱和碳原子在同一平面上。而CH2=CH2分子结构中的另一个氢原子又为-C≡C-CF3基团所代换,根据CH≡CH分頓時瘋狂怒吼道子的空间结构判断,此基团的3个碳原子应在同一直线上。由此可确定-C≡C-CF3基团的3个碳原子和与其相连▅▅C=C键的碳原子有可能在同一平面上。

                【答案】B、C

                【点评】本题涉及的某些分子的空间结构状况,在中学化学知识中似乎不是学习的重点。实际上,分子结构本身就是指其分子中原子的空间排布顺序和方式,或是说分子结构就是分子的三维◣空间结构。因此,在我们用电子式、结构简式或结构式表示分子结构时,一般是不能表示出分子中各原子的真正空间状况;即结构式只能表示分子中原子的排列顺序,而不能表示原子的排噗列方式。连有机物中最简单的甲烷,其分子中原子在空间的正面体构型,用结构式也只╱能写成 。鉴于上述情况,在有机化学学习中,经常强化分子结构的空间立体概念是非常必要的。为此在有机化学的内容里,对一些简单的有机代↓表物都画出其分子的比例模型,对一些简单的烃类代表物都说明了其分子结构的空间状况,除了前面阐述中涉及的CH4、CH2=CH2、CH≡CH之外,还有“苯分子具有平面的正六边形结构,各个键角都是120°”的叙述,由此知识C6H6分子中的所有原子也在同一平面上。为巩固上述知识内容,可练习〒完成如下的题目。

                【练习题】下列分子中的14个碳原子不可能处于同一平面上的是   [    ]

                提示:

                答案为选项A和C,分析此题时应考虑苯的分子空间状况代表着芳香环的分子空间结构特点。

                【例6】  工程塑料ABS树脂(结构简式如下),合成时用了三种单体

                式中-C6H5是苯基,这三种单体的结构→简式分别是:CH2=CHCN、________、_______。

                【分析】该题是针对有机反应类型中加聚反应,根据高聚物的结构判断相应单体结构的填空题。

                对于各有机反应类型,必须掌握反应中结构变化的特点和规律。对于加』聚反应,主要有单烯结构加聚反应和二烯结构加聚反应。

                具有单烯结构的有机化合物的加聚反应可示意表示为:

                具有二烯结构(一般是指单、双键相间隔,称为“共轭二烯”的结构)的有机化合物的加聚反应可表示为:

                (两反∏应式中的R可以是烃基或氢原子,也可以是某些其它的原子团)。

                从以上示意反应可知,具有单烯结构的有机物发生加聚反应时,只有两个不饱和碳原子进入高聚物链节⌒ 的主链中。所以高分子化合物的主链中,不存在C=C双键时,在链节的主链中,顺序每两个碳原子就决定其相应的单体结构。具有二烯烃结构的有机物发生加聚反应时,同样是局限于不饱和碳原子进入高聚物的主链中所有人都怔怔,在链节的主链中比此四个不饱和碳原子的结构特点是中间的两个碳原子以C=C键相连,而又与两端的碳原子〓以C—C键相连。简单地说就是单体的碳骨架特点为C=C—C=C,它加聚反应后的碳骨架特点相应为—C—C=C—C—。所以高分子化合物链节的主链中,存在C=C双键时,以C=C双 毒链为中心的四个碳原子,可决定其相应的单体结构。

                根据上面对加聚反应过程的分析,针对本↙题中工程塑料ABS树脂结构中的链节,可判断其单体加聚时的成键部位(用垂直虚线表示)如下:

                【点评】在本题完成的过程中应体会到:对于各有机反应类型都要认识反应中分子结构变化的特点和规律。不仅在给出反应物▽时,可推断相应的生成物,而且在给出生成物时,也可推断相应的反应物,同时还可明确相应的反应条件。这也进一步证实“反应式既表示反应物的性质,又很可能是生成物制法”这一说法是正确的。因此,对于加』聚反应来∏说,要求当给出单体的结构时可确定高聚物的结构;而给出高聚物的结构时,也可确定其相应单体的结构。

                题中的工程塑料ABS树脂在合成时的单体并非≡一种,这样的高分子化合物称为共聚物。而由两种或两种以上单体生成共聚物的聚合反应称为共聚反应。

                【例7】标准状况下,密度为0.717g/L的某气态烃0.56L,在足量氧气中充分燃烧,反应后的气体先通过无水氯化钙,氯化钙增重0.9g;再通过氢氧▲化钠溶液,溶液增重1.1g。通过计算判断此气态烃的分子式,并画出其分子空间结构的示意图。

                【分析】本题是在已知有机物完全燃烧时涉及的有关物质量关系,判断其分子组成的典型定量计算题。

                具体在完成本题时,首先明确题中◤给出的“标准状况下,密度为0.717g/L的某气态烃”就是为了确定该烃的分子量为0.717×22.4=16。然后根据这类化学计算的基本解题模式和题内涉及的特殊情况,考虑该题存在看不同的解题思路和不同的解◥题方法。

                第一种解法是通过该烃燃烧生成的CO2和H2O的量;即本题中燃烧时生成气体分别通过NaOH溶液和无水氯化钙后,两者增重的量,计算出烃中C、H元素隨后看著何林苦笑道的质量后,进而求得实验式。再根据题中该气态烃的标准状况下的密度,求得其↓分子量。最后由实验式和分子量,判断它的分子组成。然而本题所给数据,求得实验式为CH4。依据“烃的分子组成中,C原子个数为n时,H原子的最多个数不大于(2n+2)”的规律。即可确定此实验式就是所求分子式。

                第二种解法是通过烃的燃烧通式:

                计算该烃1摩完全燃烧时,生成CO2和H2O物质的量,从而求得烃分子中的C、H元素原子个数,求得其分子式。

                第三种解法是由本题特点决定的解法特例々即通过该烃在标准状况下的气体密度,计算其分子量为16。而分子量为16的烃,只能是分子量最小的甲烷,其分子式为CH4。

                如上各解法均可求得该烃为甲烷,就可】画出表示甲烷分子空间结构的正四①面体分子构型。

                【答案】

                解法1:

                设该烃中 C、H元素的质量分别为x、y克。

                根据题意和题中数据:

                该烃实验式为CH4,式量为16

                该烃分子量=0.717×22.4=16

                ∴该烃分子式为CH4,其分子空间结构示意图为

                解法2:

                设该烃为CmHn。此该烃1摩完∩全燃烧生成CO2和H2O分别为x克

                ∴该烃分子式为CH4。其分子空间结构示意图(略)

                解法3:

                该烃摩尔质量=0.717×22.4=16(克/摩),

                只能是有机物中分子量最小的CH4。

                答:(略)

                【点评】从题中所给的条件和数据来看,本题当属于“根据有机物燃烧的反应通式和该有机物分子量,确定分子组成”的化学计算题型。通过本题的完成过程对这一题目类型应有如下两点认识:

                (1)确定分子组成的不同题目类型之间的划分不是绝对的。正如在解题分析中所展示的◥不同解法。本题确实可利用燃烧反应通式:

                量之间的关系,确定x、y的值,求得该烃的分子组成。但也可以通过燃烧后生成CO2和H2O的质量,得到该烃碳、氢元素质量找一下這殿堂之中比,然后按“已知有机物中元素质量比和分子量,确定分子组成”的题型完成◇此题。说明某一确定的题目,有可能按不同题目类型的不同解题过程来完成该题。但也不是所有的题目全然如此,否则题目类型的划分和确定也就完全失去♀了意义。

                (2)对于不同类型的题目构成↑模式,应灵活对待。若利用“燃烧通式”解本题时,只需给出标准状况下,密度为0.717g/L的烃0.56L,充分燃烧生成CO2(或H2O)的质量,而另一个完全可以在题中不给出。因此在解题过程中确定1mol该烃(16g)含碳量(或氢量),就可知另一元素的含量。若利用“元素质量比”解本题时,完全可以不给出该烃标准状况下的密度和体积。只根据烃充分燃烧生成CO2和H2O的量确定分子组成中元素的质量比,得到本题中烃的实验式CH4,不能再扩大其倍数(如C2H8就不能成立),本身就是分子式。所以,在掌握任何完〖整的知识内容时,都要注意它的特殊情况,达到能灵活运用的目的。

                (3)最后还是要强调,重视化学计算中题目类型的划分是完全必要的。但要正︻确理解,才能掌握并灵活运用。

                【例8】现用某种含有一定结晶水的晶体羧酸A进行如下各实验:

                ①6.3g物质A在一定条件下完全分解,生成2.2g二氧化碳、1.4g一氧化碳和2.7g水。

                ②中和0.252g物质A,消耗蓮花藕浓度为0.2mol/L的氢氧化钠溶液20mL。

                ③0.005mol物质A安全转化为羧酸乙酯,需乙醇0.46g。

                试求:(1)物质A的摩∩尔质量、实验式和分子式。

                (2)物质A的无水物的结构简式、名称和俗名。

                【分析】本题是通过计算确怎么可能會流落到歸墟秘境之中定有机物分子组成和结构的定量题。

                首∮先通过物质A的分解∑ 产物,计算出该有机物中所含碳、氢、氧3种元素的质量比,进而求得物质A分子组成中的原子个数比,得到实验式:

                得到物质A中各元素的原☆子个数比为

                所以:A的实验式为CH3O3。

                然后,通过羧酸晶体A和乙醇发生酯化反应的量关系,确定物质A分子中的羧基个数,再通过和氢氧化钠反应的量关系,求得物质A的分子量。进而由该分子量和物质A实验式式量的比值,确定物质A的分子式。即:

                最后根据二元羧酸的分子组成通式CnH2n-2O4,确定A为C2H2O4

                【答案】

                解:在6.3gA中,含有

                A中C、H、O原☆子个数比为:

                ∴ A的实验式为CH3O3,式量为63。

                ∴ A为二元羧酸。

                在中和反应中,得到

                MA∶0.252=2∶0.004

                解得A的摩∩尔质量MA=126g/mol

                ∵A的分子量与实验式式量之比为:

                126∶63=2∶1

                ∴A的分子式为C2H6O6。

                根●据二元羧酸分子组成通式为CnH2n-2O4,知A为C2H2O4·2H2O。

                ∴ 无水A的结构简式为 ,称为乙二酸,俗名草酸。

                答:物质A的摩尔质量为126g/mol,实验式为CH3O3,分子式C2H6O6(或C2H2O4·2H2O),无水A的结构简式为 ,名称为乙二酸,俗名草酸。

                【点评】“通过计算确定分子组成”是化学计算中的一个重要题目类型,更是有机化学中的主要计算题型。本题是“根据物质组成中各元素的质量和化①①学式式量确定分子组成”,属于“通过计算确定分子组成”题型中的一个子类型。它的基本计算过程模式可表示如下:

                本题中物质A分子结构是通过其参与▲的有关反应中,物ㄨ质间的量关系确定的。

                在化学计算过程中,为了数字运算的便捷,对题中涉及的量应尽可能用摩尔为单位进行计算。对于本题中物质A的实验式,就ξ可直接通过分解产物物质的量的计算求得,即:

                ∵2.2gCO2为0.05mol,1.4g CO为0.05mol,2.7gH2O为0.15mol。

                【例9】物质的量相同的下列各物质分别在足量氧气中完全燃烧,其中消耗氧气量相同的一组是    [    ]

                A.丙醇和丙烯

                B.丁酸和丁酮

                C.丙醛和丙轟炔

                D.丁酸和1、3-丁二烯

                【分析】本题是烃或烃的衍生物完全燃烧时,确定它们与所消耗氧气物质的量之比的定量♀题。

                按照通常的经典解法。此例题似乎应先写出选项中涉及的各有机物分别完全燃烧的化学方程式,再根据式中有机物和氧气的系数关系确定正确答案的选项。但这是一种拙于无奈时的解题方法。

                当涉及烃完全燃烧的反应时,应联系燃烧的产物是CO2和H2O,从而发现反应中烃分子内每1个碳原子消耗1个氧分子;每4个氢原子也消耗1个氧分子。这样,根据每摩烃分子中碳、氢原子你莫非真要和我們做對物质的量,即可直接确定烃完全燃烧时,参加反应的烃和氧气物质的量之比。如1mol甲烷完全燃※烧时根据分子式CH4,确定消耗氧气2mol。1mol乙炔(C2H2)完全燃烧消耗氧气为2.5mol。当烃的含氧衍生物完全燃烧时,其燃烧产物同样只有CO2和H2O,可想象成该烃的衍生物中1mol氧原子与2mol氢原子▓结合生成水;或是2mol氧原子与1mol碳原子生成二ぷ氧化碳,将烃的含氧衍生物中的所有氧原子和与其相结合的氢原子(或碳原子)从该衍生物的分子中除去。余下的碳、氢原子,按烃完全燃烧时那样,决定消耗氧气的量。如1mol乙醇完◥全燃烧时,将分子组成C2H6O中的氧原子和氢原子以水的组成形式除去,余下的部分为C2H4,再消耗3mol氧气,也说明1mol乙醇和1mol乙烯分别完全燃烧所消耗的氧气均为3mol,即乙醇和乙烯物质的量相同,分别完全燃烧消耗氧气的量也相同。

                按照上述的方法,可直接得到本题各选项中涉及的有机物为1mol时,分别完全燃【烧消耗氧气的物质的量如下表所:

                综上分析,通过此表知本题正确答案为选项A.中的丙醇和丙烯,还有选项C.中的丙醛和丙炔。

                具体解此例题时,还可进一步简化解题过程。因题中只是求各选项中,当给定的两↘种有机物物质的量相等时,分别在足量氧气中完全燃烧的情况下,消耗氧气的量是否相同;并没有要求1mol有机物在此反应中消耗氧气的具体物质的量。此时,以选项A.为例,将乙醇(C2H6O)分子中的氧以水的组成形式除去后他發現竟然真,余下的部分为C2H4,与乙烯分子组成相同,即可判断乙醇和乙烯分别完全燃烧消耗的氧气量相同¤¤,而不需具体确定消耗氧气的物质的量。

                【答案】(A)、(C)。

                【点评】在完成此题的过程中,通过不同的解题思路可明显地反映出定竟然有著一條黑狼量化学计算的定量意识的强和弱,而不能只单纯地寻找不同的解法,简单地看待哪种方法比较便㊣捷。

                一般有机◤物都具有可燃性,由于有机物组成元素的种类多以碳、氢、氧元素为主,所以燃烧产物的种类并不复杂。这样,反应中各有关物质的量关系就显得更为重要。具有较强的定量意识,对这些量关系就会了解得更深》、更全面,具体在完成有机物燃烧的化学方程式时,可以做到在写其中的每个化学式时,同时确定它的系数,比如烃或烃的含氧衍生物在其燃烧的化学方程式中,它的系数只能是1或2,且可准确定下来(如燃烧反应式中CH4、C2H4、C2H5OH、CH3COOH系数为1;C2H2、C6H6、CH3CHO、HCOOH等系数为2)。又如烃燃烧的化学方程式中生成■物H2O的系数必是偶数。这样一些定量关系你都清楚吗?若不十分清楚,你不妨具体分析进行验证,进一步找找自身的原因,认识正确意识建立和强化的◢意义。

                【例10】120°时,1体积某气态烃与4体积O2混合,使其完全燃烧后恢复到原来的温度和压强,气体的总体积没有改变。该烃分子式中所含的碳原子不可能是  [    ]

                A.1

                B.2

                C.3

                D.4

                【分析】可燃性是一般有机物,尤其是烃和烃的含氧衍何林眼中精光爆閃生物的重要化学特性之一。因此,它们燃烧的反应通式及其包含的有关各反ω应物,生成物间量关系的运用,就成为学习和掌握烃时的重要定量知识内容。

                量之比就是在上反应通式中相应分子式的系数比。由此还可确定反应前后所反而千秋雪這邊有反应物和所有生成物总物质的量之差的相对值(用Δn表示),并可将上述的相对↑量关系表示如下:

                在相同温度和〗压强下,气体物质的量之比等于其体积比。题中指出的温

                =4。说明烃中碳原子个数分别是1、2、3的甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)、和丙炔(C3H4)在完全燃烧时,都符合题中给定的条件。在确定正确答案ζ的选项时,排除选项(A)、(B)、(C),只能是选项(D)。在分析此题时,还可根据该烃完全燃烧时,题中给出该气态烃的体积和氧气的体积比为1∶4,即可确定烃的碳原子个数不可能是4;因为烃燃烧时仅4个碳原子就要消耗4个O2而生成4个CO2。然后再判断分子中碳原子个数小于4的烃燃烧时□ 的情况。最后都可确定题中烃的分子式中所含碳原子数不可能是4。

                【答案】(D)

                【点评】以上计算过程说明对于有机物燃烧通式,除了运用其中各物质间物质的量的数值关系判断有机物分子组成之外,还有其♂它更为广泛应用途径。用于本题中即可得到“分子中含有4个氢原子的烃,在燃烧过程总物质的量不变”的结论。

                若将本题中的“烃”改换成“烃的含氧衍生物”,其它的条件和解题要求均不改变时,设该烃的含氧衍生物为CxHyOz,还可根◆据其燃烧反应通式进行类似的定量判断如下:

                 

                当CxHyOz在足量氧气中完全燃烧,且反应前后总体积不变时,得到:

                所限定頓時連退數步情况的只有CH2O(甲醛)。

                一般地说,只要涉及到有机物燃烧过程中的量关系,无论题中量关系如何多变和复杂;需求☆解的未知内容是什么,都可优先◎考虑运用有机物燃烧的反应通式。对于这一点还可通过如下题目的完成进一步切实加深体会。

                【练习题】400K、1.01×10 5Pa时,2L烃A的蒸气能在m L氧气中完全燃烧,反应后体积增至(m+4)L(在与前』面相同的状况下测知)。

                (1)烃A在分子组成上应满足的条件是__________。

                (2)当m=15时,该烃的可能的分子式为___________。

                (3)若烃A在常温下为气态,m的取值范围是_________。

                本练习题的解题提示和答案:

                题中涉及烃吸了口氣A燃烧过程的量关系,应考虑运用燃烧通式完成。设A为CxHy,结合】本题条件得到:

                解得:y=8

                由此得到第(1)问的答案为“烃A分子组成中氢原子个数为8”。

                问的答案为“C3H8、C4H8和C5H8”。因该3种烃当体积为2L时,完全燃烧消耗相同状况下的氧〓气分别10L、12L、14L,均不超过15L。

                若烃A在常温常压下为气态时,在本题中只能是C3H8或C4H8,2L C4H8完成燃烧,消耗相同状况下的氧气为12L。由此可得到第(3)问答案为“m≥12”。



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