化學(xué)有機(jī)分子式確定

1、有機(jī)物分子式求解方法較多，現(xiàn)歸納如下。一、“單位物質(zhì)的量”法根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（或相對分子質(zhì)量）和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（或質(zhì)量比），求算出1 mol該有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，從而確定分子中的各原子個(gè)數(shù)來確定有機(jī)物的分子式。例某化合物由碳、氫兩種元素組成，其中含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.7%，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L此化合物氣體的質(zhì)量為14 g。求此化合物的分子式。解答：此烴的摩爾質(zhì)量為：M=14 g÷11.2 L/22.4 L·mol-1=28 g/mol 1 mol此烴中碳原子和氫原子的物質(zhì)的量分別為：n（C）=（1 mol×28 g·mol-1

2、×85.7%）÷12 g/mol = 2 moln（H）=（1 mol×28 g·mol-1×14.3%）÷1 g/mo l = 4 mol故此烴的分子式為C2H4。二、最簡式法（實(shí)驗(yàn)式法）先求出有機(jī)物中各元素原子個(gè)數(shù)比，然后根據(jù)該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量或相對原子質(zhì)量求出分子式。上面例題另解：N（C）N（H）=（85.7%/12）（14.3%/1）=12此烴的最簡式為CH2,設(shè)分子式為（CH2）n有14n=28 ,n=2因此烴的分子式為C2H4。三、燃燒通式法例1體積某烴的蒸氣完全燃燒生成的CO2比水蒸氣少1體積（在同溫同壓下測定），0.1

3、 mol該烴完全燃燒的產(chǎn)物被堿石灰吸收，堿石灰增重39 g，求該烴的分子式。解答：設(shè)烴的分子式為CmHn，完全燃燒的反應(yīng)為：CmHn+（m+n/4）O2m CO2+n/2 H2O依題意CO2比水蒸氣少1體積，堿石灰增重39 g為CO2和H2O的質(zhì)量和。得方程組n/2 -m=1 0.1m×44+0.1×n/2×18=39解得：m=6，n=14。因此該烴的分子式為C6H14四、商余法（只適用于烴的分子式的求法）根據(jù)烷烴（CnH2n+2）、烯烴和環(huán)烷烴（CnH2n）、炔烴和二烯烴（CnH2n-2）、苯和苯的同系物（CnH2n-6）分子中都有一個(gè)共同部分，這部分的相對分子

4、質(zhì)量為14n。因此用烴的相對分子質(zhì)量除以14就可以得到分子所含的碳原子數(shù)n的值，再根據(jù)余數(shù)就可以求出烴的分子式。其規(guī)律為：M/14能除盡，可推知為烯烴或環(huán)烷烴，其商為碳原子數(shù)。M/14余數(shù)為2，可推知為烷烴，其商為碳原子數(shù), 氫原子數(shù)為2n+2。M/14差2能除盡，可推知為炔烴或二烯烴，其商為碳原子數(shù)。M/14差6能除盡，可推知為苯或苯的同系物，其商為碳原子數(shù)。對含多個(gè)苯環(huán)的烴可用M/12法。a. M/12得整數(shù)商和余數(shù)，商為可能的最大碳原子數(shù)，余數(shù)為最小的氫原子數(shù)。b. M/12的余數(shù)為0或碳原子數(shù)6時(shí)，將碳原子數(shù)依次減少一個(gè)即增加12個(gè)氫原子，直到飽和為止。例寫出相對分子質(zhì)量為128的烴的

5、分子式。解答：用M/14法：128/14=92，則為烷烴C9H20；用M/12法：128/12=108，則烴分子式為C10H8，為萘。五、守恒法利用反應(yīng)前后參加反應(yīng)物質(zhì)的各元素原子跟反應(yīng)后生成物的各元素原子守恒，求出有機(jī)物的分子式。例0.94 g某有機(jī)物在純氧中充分燃燒，可生成CO2 2.64 g，H2O 0.54 g，消耗O2 2.24 g。又知此有機(jī)物的式量為氫氣的47倍，求該有機(jī)物的分子式。解答：因?yàn)橛袡C(jī)物的摩爾質(zhì)量為：47×2 g/mol=94 g/mol所以0.94 g該有機(jī)物的物質(zhì)的量為0.01 mol。又因2.64 g CO2 即2.64 g/44 g·mol

6、-1 = 0.06 mol0.54 g H2O 即0.54 g/18 g·mol-1= 0.03 mol2.24 g O2 即2.24 g/32 g·mol- 1 = 0.07 mol則1 mol該有機(jī)物燃燒消耗O2 7 mol，生成CO2 6 mol，H2O 3 mol。故該有機(jī)物中含C：6 mol H：3 mol×2=6 mol O：6 mol×2 3 mol×17 mol×2 1 mol。因此該有機(jī)物的分子式為C6H6O。六、區(qū)間法根據(jù)有機(jī)物反應(yīng)的某個(gè)量的上下限值及有關(guān)通式列出不等式進(jìn)行求解確定分子式。例常溫下，在密閉容器中混有

7、2 mL氣態(tài)烷烴和10 mL O2點(diǎn)火爆炸，生成的只是氣態(tài)產(chǎn)物，除去其中的CO2和H2O，又在剩余物中加入5 mL O2，再進(jìn)行一次爆炸，重新得到的只是氣態(tài)產(chǎn)物，除得到CO2外，還剩余O2，試確定該烴的分子式。解答：設(shè)烷烴的分子式為CnH2n+2，則1 mL CnH2n+2完全燃燒時(shí)耗O2為(3n+1)/2 mL則有10< 3n+1< 10+5 即3< n<5因?yàn)閚為正整數(shù)，故n=4，即分子式為C4H10。七、討論法當(dāng)反應(yīng)物的相對用量不確定或條件不足時(shí)應(yīng)根據(jù)有機(jī)物分子中的碳原子、氫原子要符合化合價(jià)組成原則或某種特定性質(zhì)要求，加上C、H原子數(shù)要為正整數(shù)，然后進(jìn)行討論來確定

8、有機(jī)物的分子式。例25 某氣態(tài)烴與O2混合，在密閉容器中點(diǎn)燃爆炸后又恢復(fù)至25 ，此時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為原來的一半，再經(jīng)NaOH溶液處理，容器幾乎成為真空。該烴的分子式可能為（ ）。AC2H4 B. C2H6 C. C3H6 D. C3H8 解析：設(shè)該烴的分子式為CxHy。則CxHy +（x+y/4）O2 x CO2 + y/2 H2O由題意可知，烴和O2的物質(zhì)的量之和應(yīng)為CO2的物質(zhì)的量的2倍，即1+（x+y/4）=2x，得 x=1+y/4討論：當(dāng)y=4時(shí)，x=2；當(dāng)y=6時(shí)，x=2.5不合題意；當(dāng)y=8時(shí)，x=3。故正確答案為A、D。有些習(xí)題用一般解法很繁瑣或無法解題，須用特殊方法求解。現(xiàn)分別舉

9、例說明如下：一. 比例法利用燃燒消耗O2及產(chǎn)物CO2和H2O體積比（相同狀況下）可確定碳、氫、氧最簡整數(shù)比；利用有機(jī)物蒸氣、CO2和水蒸氣體積比（相同狀況下）可確定一個(gè)分子中含碳、氫原子的個(gè)數(shù)。例1. 某烴完全燃燒時(shí)，消耗的O2與生成CO2的體積比是4：3，該烴能使酸性KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色，則該烴的分子式可能為（）A. C3H4 B. C7H8 C. C9H12 D. C8H10分析：烴燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，兩者所含氧之和應(yīng)與消耗的O2一致，若消耗O2 4mol，則有CO2 3mol，且生成2mol H2O，故C：Hn(CO2)：2n(H2O)3：4。因?yàn)椴恢獰N的式量，由此

10、比例只能寫出最簡式C3H4，符合該最簡式的選項(xiàng)有A和C，又由烴的性質(zhì)排除A。答案為C。二. 差量法解題時(shí)由反應(yīng)方程式求出一個(gè)差量，由題目已知條件求出另一個(gè)差量，然后與方程式中任一項(xiàng)列比例求解。例2. 常溫常壓下，20mL某氣態(tài)烴與同溫同壓下的過量O2 70mL混合，點(diǎn)燃爆炸后，恢復(fù)到原來狀況，其體積是50mL，求此烴可能的分子式。分析：已知反應(yīng)前后氣體體積，可用差量法求解。因題中未告訴烴的種類，故求出答案后，要用烴的各種通式討論并檢驗(yàn)。設(shè)烴的分子式是CxHy，則：1 20 90mL50mL可得：y4若烴為烷烴，即CH4；若烴為烯烴，即C2H4；若烴為炔烴，即C3H4。檢驗(yàn)：20mL CH4或C

11、2H4分別充分燃燒需O2體積均小于70mL，符合題意，而20mL C3H4充分燃燒需O2體積大于70mL，與題意不符。所以，此氣態(tài)的分子式可能是CH4或C2H4。三. 區(qū)間法根據(jù)有機(jī)物燃燒耗O2量的上下限值及有機(jī)物通式列出不等式進(jìn)行求解確定其分子式。例3. 常溫下，在密閉容器中混有2mL氣態(tài)烷烴和13mL O2，點(diǎn)火爆炸，生成的只是氣態(tài)產(chǎn)物，其中除CO2和H2O外，還剩余氣態(tài)烷烴。又在剩余物中加入6mL O2，再進(jìn)行一次爆炸，重新得到的只有氣態(tài)產(chǎn)物，除得到CO2外，還剩余O2，試確定該烴的分子式。分析：設(shè)烷烴的分子式為CnH2n+2，則1mL CnH2n+2完全燃燒時(shí)耗O2為，則有即，所以n5，即分子式為C5H12。四. 平均值法根據(jù)有機(jī)混合物中的平均碳原子數(shù)或平均氫原子數(shù)確定混合物組成平均值。A. CH4和C3H8 B. CH4和C3H4C. C2H4和C3H4 D. C2H2和C2H6分析：4.48L CO20.2mol CO20.2mol C3.6g H2O0.2mol H2O0.4mol H即混合氣體烴的故符合平均值特征的有B和D。五. 討論法當(dāng)反應(yīng)物的相對用量不確定或條件不足時(shí)應(yīng)根據(jù)有機(jī)分子式中的碳原子或氫原子數(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行討論來確定未知有機(jī)物的分子式。例5