高中化學有機物分子式的確定方法例談

　　確定有機物的分子式是歷年高考熱點之一，經常在選擇題、填空題中出現，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的量，推出分子式。步驟為：密度(或相對密度)→摩爾質量→1mol氣體中各元素的原子個數→分子式。

　　例1.0.1L某氣態烴完全燃燒，在相同條件下測得生成0.1LCO2和0.2L水蒸氣且標準狀況下其密度為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

　　通過有機物中各元素的質量分數或物質的量，確定有機物的最簡式(即各原子最簡整數比)，再由烴的相對分子質量來確定分子式。

　　烴的最簡式的求法為：N(C):N(H)=(碳的質量分數/12):(氫的質量分數/1)=a:b(最簡整數比)。

　　例1.某氣態烴含碳85.7%，氫14.3%。標準狀況下，它的密度是1.875 g /L，則此烴的化學式是_______。

　　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，該烴的化學式可設為(CH2)n，最簡式式量為14，相對分子質量為42，n=3,此烴為C3H6。

　　練習：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，氫原子數為四,已經飽和，其最簡式就是分子式。

　　三、通式法

　　若已知烴的種類可直接設，烷烴設為CnH2n+2, 烯烴設為CnH2n,炔烴設為CnH2n-2,苯及苯的同系物設為CnH2n-6;若為不確定分子則設為CxHy.

　　例1.若1 mol某氣態烴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：用烴的相對分子質量除以14，看商數和余數。其中商數A為烴分子中碳原子的個數

　　方法二：若烴的類別不確定，可用相對分子質量M

　　除以12，看商數和余數。

　　例1. 某有機物A的相對分子質量為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

　　當烴為混合物時,一般是設平均分子式,結合反應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兩氣態烴組成的混合物，跟足量O2混合后完全燃燒，當產物通過濃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。若兩混合氣態烴，平均相對分子質量小于或等于26，則該烴中必含有甲烷。

　　練習：兩種氣態烴的混合物，在標準狀況下其密度是1.16g /L，則關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

　　利用燃燒的化學方程式，通過反應前后氣體體積的變化確定分子式。

　　例1. 室溫時，20mL某氣態烴與過量氧氣混合，完全燃燒后的產物通過濃硫酸，再恢復到室溫，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。則該氣態烴的分子式。

　　解析：設氣態烴分子式為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：120℃時，1體積某烴和4體積O2混合，完全燃燒后，恢復到原來的溫度和壓強，體積不變，則該烴所含的碳原子數不可能是( )

　　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為4;若總體積增大，則原混合烴中的氫原子平均數大于4;若總體積減小，則原混合烴中的氫原子平均數小于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無關，主要取決于烴分子中的氫原子數及水的狀態。

　　小結：對于確定烴分子式的題目，要注意分析題目所給條件，再選擇適當的方法。