高中化學(xué)有機(jī)物分子式的確定方法例談
確定有機(jī)物的分子式是歷年高考熱點之一，經(jīng)常在選擇題、填空題中出現(xiàn)，常見的方法有：
一、直接求算法
直接計算出1mol氣體中各元素原子的物質(zhì)的量，推出分子式。步驟為：密度(或相對密度)→摩爾質(zhì)量→1mol氣體中各元素的原子個數(shù)→分子式。
例1.0.1L某氣態(tài)烴完全燃燒，在相同條件下測得生成0.1LCO2和0.2L水蒸氣且標(biāo)準(zhǔn)狀況下其密度為0.717g / L,該烴的分子式是：( )
A. CH4 B. C2H4 C. C2H2 D. C3H6
解析:由M=0.717g /L*22.4 L/mol=16 g/mol,可求N(C)= 0.1 L/0.1 L=1, N(H)= 0.2 L*2/0.1 L=4,即1mol該烴中含1mol C, 1mol H,則其分子式為CH4,
二、最簡式法
通過有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量，確定有機(jī)物的最簡式(即各原子最簡整數(shù)比)，再由烴的相對分子質(zhì)量來確定分子式。
烴的最簡式的求法為：N(C):N(H)=(碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/12):(氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)/1)=a:b(最簡整數(shù)比)。
例1.某氣態(tài)烴含碳85.7%，氫14.3%。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，它的密度是1.875 g /L，則此烴的化學(xué)式是_______。
解析：由M=1.875g /L*22.4 L/mol=42g/mol, N(C):N(H)=( 85.7%/12):(14.3%/1)=1:2, 最簡式為CH2，該烴的化學(xué)式可設(shè)為(CH2)n，最簡式式量為14，相對分子質(zhì)量為42，n=3,此烴為C3H6。
練習(xí)：某烴完全燃燒后生成8.8gCO2和4.5g水。已知該烴的蒸氣對氫氣的相對密度為29，則該烴的分子式為_______。答案：C4H10
注意:某些特殊組成的最簡式,可直接確定其分子式。如最簡式為CH4的烴中，氫原子數(shù)為四,已經(jīng)飽和，其最簡式就是分子式。
三、通式法
若已知烴的種類可直接設(shè)，烷烴設(shè)為CnH2n+2, 烯烴設(shè)為CnH2n,炔烴設(shè)為CnH2n-2,苯及苯的同系物設(shè)為CnH2n-6;若為不確定分子則設(shè)為CxHy.
例1.若1 mol某氣態(tài)烴CxHy完全燃燒，需用3 mol O2，則( )
A. x=2,y=2 B. x=2,y=4 C. x=3,y=6 D. x=3, y=8
解析：由烴的燃燒方程式CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O，依題意x+y/4=3，y=12-4x，代入驗證，符合選項為x=2,y=4，選B。
四、商余法
方法一：用烴的相對分子質(zhì)量除以14，看商數(shù)和余數(shù)。其中商數(shù)A為烴分子中碳原子的個數(shù)
方法二：若烴的類別不確定，可用相對分子質(zhì)量M
除以12，看商數(shù)和余數(shù)。
例1. 某有機(jī)物A的相對分子質(zhì)量為128，若A是烴，則它的分子式可能是_______。
解析：用方法二做，128/12=10……8，則分子式為C10H8，但也可能10個12中的一個12為12個氫，則分子式為 C9H20。因此，可能的分子式為C10H8或C9H20。
五、平均值法
當(dāng)烴為混合物時,一般是設(shè)平均分子式,結(jié)合反應(yīng)方程式及其他條件求出平均組成,利用平均值的含義確定混合烴可能的分子式.
例1. 20mL兩氣態(tài)烴組成的混合物，跟足量O2混合后完全燃燒，當(dāng)產(chǎn)物通過濃H2SO4體積減少30mL，然后通過堿石灰體積減少40mL(氣體體積均在同溫同壓下測得)，問：這種混合物的組成可能有幾種?
解析：N(C)= 0.04 L/0.02 L=2, N(H)= 0.03 L*2/0.02 L=3,即該烴分子式為C2H3。此烴中必含C2H2，其組成可能為C2H2和C2H4或C2H2和C2H6。
另外，有時也利用平均相對分子質(zhì)量來確定其可能的組成，此時，采用十字交叉法計算較為簡捷。若兩混合氣態(tài)烴，平均相對分子質(zhì)量小于或等于26，則該烴中必含有甲烷。
練習(xí)：兩種氣態(tài)烴的混合物，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其密度是1.16g /L，則關(guān)于此混合物的組成說法正確的是( )
A. 一定有甲烷
B. 一定有乙烷組成
C. 可能是甲烷和戊烷的混合物
D. 可能是乙烷和丙烷的混合物
答案：A.
六、差量法
利用燃燒的化學(xué)方程式，通過反應(yīng)前后氣體體積的變化確定分子式。
例1. 室溫時，20mL某氣態(tài)烴與過量氧氣混合，完全燃燒后的產(chǎn)物通過濃硫酸，再恢復(fù)到室溫，氣體體積減少了50mL，剩余氣體再通過苛性鈉溶液，體積減少了40mL。則該氣態(tài)烴的分子式。
解析：設(shè)氣態(tài)烴分子式為CxHy
CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O 體積差
1 x+y/4 x 1+y/4
20mL 40mL 50mL
求得x=2,y=6，其分子式為 C2H6。
練習(xí)：120℃時，1體積某烴和4體積O2混合，完全燃燒后，恢復(fù)到原來的溫度和壓強(qiáng)，體積不變，則該烴所含的碳原子數(shù)不可能是( )
A. 1 B. 2 C.3 D.4
答案: D
注意，溫度在100℃以上時，氣態(tài)混合烴與足量的氧氣充分燃燒后;若總體積保持不變，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)為4;若總體積增大，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)大于4;若總體積減小，則原混合烴中的氫原子平均數(shù)小于4，必含有C2H2。烴類燃燒前后氣體總體積的變化與分子中的碳原子數(shù)無關(guān)，主要取決于烴分子中的氫原子數(shù)及水的狀態(tài)。
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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