有机物分子式和结构式的确定的习题.docx

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有机物分子式和结构式的确定的习题

有机物分子式和结构式的确定的习题

LT

（3）设有机物的分子式（如设为CxHyOz，若有机物为已知类别的，可直接利用通式），根据所给条件或用所设分子式写出反应方程式进行计算，直接得到分子中各元素原子的个数。

注：

相对分子质量的求解

①利用标准状况下的密度ρM=22.4ρ

②利用相对密度DM=DM’

③利用混合物的平均相对分子质量

④利用气态方程式PV=

RT所以M=

例题精讲

一、有机物分子式的确定

【例1】实验测得某碳氢化合物A中，含碳80％、含氢20％，求该化合物的实验式。

又测得该化合物的相对分子质量是30，求该化合物的分子式。

【解】：

（1）实验式是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，求化合物的实验式即是求该化合物分子中各元素原子的数目（N）之比。

=1∶3

　　该化合物的实验式是CH3。

（2）设该化合物分子中含有n个CH3，则：

　　该化合物的分子式是C2H6。

答：

该碳氢化合物的实验式是CH3，分子式是C2H6。

【例2】2.3g某有机物A完全燃烧后，生成0.1molCO2和2.7gH2O，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式。

【分析】根据实验，该有机物燃烧的产物只有CO2和H2O，因此，该有机物中一定含有C和H；至于O，由于其可能全部来自于燃烧时空气所提供的氧气，也可能来自于该有机物本身。

因此，该有机物分子中是否含有O，还需要通过计算反应物中C、H质量之和并与该有机物质量进行比较后，才能作出判断。

该有机物的相对分子质量，则可以利用实验测出的相对密度来求。

【解】：

（1）求2.3g该有机物中组成元素的质量：

　　C：

　　C　　→　　CO2

　　　　　12　　　　　　44

　　　　　m（C）　　　　44g／mol×0.1mol

　　　　　=1.2g

　　H：

　　2H　　→　　H2O

　　　　　2　　　　　18

　　　　　m（H）　　　2.7g

　=0.3g

　　m（C）＋m（H）=1.2g＋0.3g＝1.5g＜2.3g

　　该有机物中C的质量与H的质量之和（1.5g）小于该有机物的质量（2.3g），因此该有机物A中还含有O，其质量为：

　　m（O）=m（A）－m（C）－m（H）=2.3g－1.5g=0.8g

（2）求该有机物的相对分子质量：

　　Mr（A）=d×Mr（空气）=1.6×29　＝46

　　（3）求该有机物分子中各元素原子的数目：

　　答：

该有机物的分子式是C2H6O。

　【例3】0.60g某饱和一元醇A，与足量的金属钠反应，生成氢气112mL（标准状况）。

求该一元醇的分子式。

　【解】：

饱和一元醇的通式为CnH2n+1OH，该一元醇的摩尔质量为　M（A）。

　　　　　＝60g／mol

　　该一元醇的相对分子质量是60。

　　根据该一元醇的通式，有下列等式：

12n+2n+1+16+1=60n＝3

答：

该一元醇的分子式是C3H7OH。

二、通过实验确定乙醇的结构式　

　　[例4]某烃含碳氢两元素的质量比为3∶1,该烃对H2的相对密度为8，试确定该烃的分子式．

　　分析：

解法一：

Mr=2×8=16，M=16g·mol-1，1mol烃中含C、H的物质的量为：

　　所以该烃的分子式为CH4．

　　解法二：

烃分子中C、H原子个数比为：

　　最简式为CH4，式量为16．因为Mr=16，故该烃的分子式为CH4．

　　答案：

CH4

　　[例5]已知第一种气态有机物在标准状况下的密度为2.59g／L，第二种气态有机物对空气的相对密度为1.87，第三种气态有机物在标准状况下250mL质量为0.49g．求这三种有机物的相对分子质量．

　　分析：

计算相对分子质量有三种不同方法

　　1．根据标准状况下气体的密度计算相对分子质量．根据标准状况的气体密度计算气体的摩尔质量，其数值即为相对分子质量．M=22.4×d如第一种有机物M=22.4×2.59=58

　　2．根据气体相对密度计算相对分子质量．M=DA×MA用相对密度乘相对气体的相对分子质量．如第二种有机物M=1.87×29=54

　　3．根据标准状况下，一定质量气体的体积计算相对分子质量．

　　答案：

58、54、44

　　[例6]某气态碳氢化合物中含碳75％，它的密度是同温同压下氢气密度的8倍，求有机物的分子式．

　　分析：

计算推断分子式此题有三种方法

　　1．基本方法：

先根据测得的气体密度计算气体的摩尔质量，然后计算1mol气态有机物中各元素原子的物质的量，最后确定该气态有机物的分子式．M=8×2=16

　　所以该有机物的分子式为CH4

　　2．最简式法：

根据已知先求出摩尔质量，再据质量分数求出碳氢原子个数比，然后找到最简式式量与相对分子质量的关系，最后确定分子式．M=8×2=16

　　所以最简式为CH4其式量=16

　　设分子式为（CH4）n

　　因为最简式式量=相对分子质量

　　所以分子式就是最简式，即为CH4

　　3．商余法：

根据碳氢化合物中对其相对分子质量碳、氢原子的影响大小，用碳相对原子质量除以相对分子质量，所得商的整数部分就是烃分子中所含碳原子数的最大值，而余数就是氢原子数的最小值．注意从

为CH4

[例7]某烃1.68g，完全燃烧生成CO25.28g和H2O2.16g，经测定这种烃在标准状况下的密度为3.75g／L则其分子式是[　]

　　　　A．CH4　　B．C3H8　　　　C．C4H10　D．C6H12

　　分析：

本题是计算推断分子式的又一种类型，就是利用烃的完全燃烧反应方程式列出比例式求解类型．设烃分子式为CxHy，则有

　　解得x=6y=12答案：

D．

[例题8]2.3g某有机物A完全燃烧后，生成0.1molCO2和2.7gH2O，测得该化合物的蒸气与空气的相对密度是1.6，求该化合物的分子式．

　　分析：

根据实验，该有机物燃烧的产物只有CO2和H2O，因此，该有机物中一定含有C和H；至于O，由于其可能全部来自于燃烧时空气所提供的氧气，也可能来自于该有机物本身．因此，该有机物分子中是否含有O，还需要通过计算反应物中C、H质量之和并与该有机物质量进行比较后，才能作出判断．该有机物的相对分子质量，则可以利用实验测出的相对密度来求．

（1）求2.3g该有机物中组成元素的质量：

　　C：

C　——→　CO2

　　　　12　　　　　　44

　　　m（C）　　　　　44g／mol×0.1mol

　　　　　　=1.2g

　　H：

2H　——→　H2O

　　　　2　　　　　　　18

　　　　m（H）　　　　　2.7g

　　　　　　=0.3g

　　m（C）+m（H）=1.2g+0.3g=1.5g＜2.3g

　　该有机物中C的质量与H的质量之和（1.5g）小于该有机物的质量（2.3g），因此该有机物A中还含有O，其质量为：

　　m（O）=m（A）-m（C）-m（H）　=2.3g-1.5g=0.8g

（2）求该有机物的相对分子质量：

　　Mr（A）=d×Mr（空气）=1.6×29=46

　　（3）求该有机物分子中各元素原子的数目：

　　答案：

该有机物的分子式是C2H6O．

　　[例9]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．其解法有三种．

　　第一种解法是通过该烃燃烧生成的CO2和H2O的量，即本题中燃烧生成气体经过NaOH溶液和无水氯化钙后，两者增重的量，计算出烃中的C、H元素的质量比，进而求得实验式．再根据题中该气态烃在标准状况下的密度，求得其相对分子质量．最后由实验式和相对分子质量．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）个的规律，即可确定此实验式就是所求的分子式．

　　第二种解法是通过烃的燃烧通式：

　　计算该烃1mol完全燃烧时，生成CO2和H2O物质的量，从而求得烃分子中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．即通过该烃在标准状况下的气体密度、计算相对分子质量为16．而相对分子质量为16的烃，是相对分子质量最小的甲烷，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、yg．

　　根据题意和题中数据：

　　CO2　～　C　　H2O　～　2H

　　44g　　12g　18g　　　2g

　　1.1g　　x　0.9g　　　y

　　44∶1.1=12∶x18∶0.9=2∶y

　　x=0.3（g）y=0.1（g）

　　烃中C、H元素原子个数比

　　该烃实验式为CH4，式量为16．

　　该烃相对分子质量=0.717×22.4=16

　　该烃分子式为CH4，其分子空间结构示意图见下一解法的解题过程．

　　解法2：

　　设该烃为CmHn．此烃1mol完全燃烧生成CO2和H2O分别为xg和yg．

　　0.56∶22.4=1.1∶x0.56∶22.4=0.9∶y

　　x=44（g）y=36（g）

　　该烃分子式为CH4．其分子空间结构示意图为

　　解法3：

该烃摩尔质量=0.717×22.4=16（g／mol），只能是有机物中相对分子质量最小的CH4．

　　[例10]标准状况下4.48L某烯烃和CO的混合气体与足量的氧气混合点燃，使之反应，将反应完毕后生成的气体通过浓硫酸，浓硫酸增重7.2g，并测得剩余气体中CO2为11.2L（标准状况），求此烯烃分子式．

烧方程式列方程求解．

　　设混气中烯烃为xmol，则CO为（0.2-x）mol．

　　答案：

烯烃分子式为C4H8．

[例11]某有机物的蒸气完全燃烧时需三倍于其体积的氧气，产生二倍于其体积的CO2，该有机物可能是[　]．

　　　　A．C2H4　　B．C2H5OH　　　　C．CH3CHO　D．CH3COOH

　　分析：

首先判断为C2化合物，但无助于选择，因为4个选项均是C2化合物，故关键是利用耗氧量进行选择．关于耗氧量的选择有两种解法求解．

　　解法一用通式求解．由：

　　得：

A．C2H4～3O2B．C2H5OH～3O2

　　解法二用“氢二氧一可内消”原则求解．关于（B）、（C）、（D）三项，均是烃的含氧衍生物，不必用常规关系式CxHyOz～（x+

　　CxHy（z可为0），即：

（B）C2H5OH～C2H4（C）CH3CHO～C2H2（D）CH3COOH～C2

　　答案：

AB

[例12]mg的饱和一元醇，在氧气中完全燃烧后，产生14.4g水和13.44L（标准状况下）二氧化碳气体．

（1）试确定该醇的化学式．

（2）m的值是多少？

　　分析：

根据mg饱和一元醇燃烧后产生的水和CO2的量可分别求得mg饱和一元醇中H和C的物质的量，二者之比正好等于饱和一元醇通式CnH2n+2O中2n+2与n的比，于是可求得n值，从而就能确定其化学式．再根据化学式和其燃烧方程式及产生CO2或水的差，就能求出m的值．

（1）设饱和一元醇的化学式为CnH2n+2O

　　该饱和一元醇的化学式为C3H8O．

　　60∶m=3∶0.6m=12

　　答案：

（1）C3H8O

（2）m=12