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

有机物分子式的确定方法

1．直接法：

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．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。

3．余数法：

①用烃的相对分子质量除以14，看商数和余数。

其中商数A为烃分子中碳原子的个数。

若烃的类别不确定：

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。

4．方程式法：

利用燃烧的化学方程式进行计算推断，要抓住以下关键：

①气体体积的变化②气体压强的变化③气体密度的变化④混合物平均式量。

同时可结合适当的方法，如平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧。

规律如下：

（1）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。

（2）当烃为混合物时，一般是设平均分子式，结合反应方程式和体积求出平均组成，利用平均值的含义确定混合烃可能的分子式。

有时也利用平均分子量来确定可能的组成，此时，采用十字交叉法计算较为简捷。

（3）两混合烃，若平均分子量小于或等于26，则该烃中必含甲烷。

（4）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。

（5）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）

1、常温常压下，等质量的以下各烃分别在足量的O2充分燃烧，消耗O2最多的是（）；等物质的量的下列各烃分别在足量O2中充分燃烧，消耗O2最多的是（）

A、甲烷B、乙烯C、丙炔D、丁烷

2、1.01×105Pa，120℃时，某气态烃在密闭容器中与过量O2混和点燃，完全反应后，保持温度，压强不变，体积增大的是（）

A、CH4B、C2H6C、C3H4D、C2H2

3、充分燃烧等物质的量的下列有机物，在相同条件下需要氧气最多的是（）

A、C4H8O2B、C4H10C、C2H6O2D、C2H2

4、充分燃烧等质量的下列各组有机物，在相同条件下需O2的体积不完全相同的一组是

（）

A、乙炔、苯B、乙醇、甲醚（CH3-O-CH3）

C、丙炔、异丙苯D、环丙烷、丙醇

5、某有机物在氧气中完全燃烧时，其蒸气与消耗的氧气及生成的二氧化碳在同温同压下的体积比为1∶4∶3，该有机物不可能是（）

A、C3H4B、C3H8O2C、C3H6OD、C3H6O2

6、一定量的某有机物完全燃烧后，将燃烧产物通过足量的石灰水，经过滤可得沉淀10g，但称量滤液时，其质量只比原石灰水减少2.9g，则此有机物可能是（）

A、乙烯B、乙二醇C、乙醇D、乙醚

7、经测定C3H7OH和C6H12组成的混合物中氧的质量分数为8%，则此混合物中氢的质量分数是（）

A、78%B、22%C、14%D、13%

8、某有机物含C52.2%，含H13.0%；该有机物1g与足量金属钠反应，标况下生成0.243LH2，则该有机物的分子式为（）

A、C2H6OB、C2H4O2C、CH4OD、C4H10O

9、某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构，且每2个氮原子间都有1个碳原子，分子中无C-C、C=C、C≡C键。

则此化合物的化学式是（）

A、B、C、D、

10、在一定条件下，由A和B两种有机物组成的气态混合物，无论A、B的含量如何改变，安全燃烧10mL时，消耗氧气的量也不改变，则这两种有机物可能是（）

A、、B、、C、、D、、

11、已知胰岛素中硫的质量分数为3．4％，胰岛素的相对分子质量为5734，则每个胰岛素分子所含的硫原子数为_____________。

12、某气态碳氢化合物中碳的质量分数为85．7％，1mol该烃含电子32mol，则化合物的分子式为_______。

13、吗啡是严格查禁的毒品。

吗啡分子含C71.58%、H6.67%、N4.91%，其余为O。

已知其相对分子质量不超过300。

则吗啡的相对分子质量为_______，吗啡的分子式为_______。

14、已知某碳氢化合物A的分子中：

①有6个碳原子②每个碳原子都以3个键长相等的等键分别跟其他3个碳原子相连，形成2个90°的碳—碳—碳键角和1个60°的碳—碳—碳键角。

根据以上事实判断：

（1）A的化学式为_________________________。

（2）分子中（填“有”或“无”）________________碳碳双键。

（3）A的结构可表示为（只要求画出碳架的空间结构，不要求写出C、H的符号）

参考答案

1、A；D2、B3、B4、D5、D6、BC7、C8、A9、A10、AD

11、612、C4H813、285；C17H19NO314、C6H6；无；

确定分子式的方法

（1）求出每摩尔有机物中各元素原子的物质的量，即得分子式。

（2）求出有机物的实验式，再根据有机物的相对分子质量得出分子式。

（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