有機(jī)化學(xué)————有機(jī)物分子式的確定

有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué) 有機(jī)物分子式的確定有機(jī)物分子式的確定 一 有機(jī)物組成元素的判斷一 有機(jī)物組成元素的判斷 某有機(jī)物完全燃燒后若產(chǎn)物只有 CO2和 H2O 則其組成元素可能為 C H 或 C H O 欲判定該有機(jī)物中是否含氧元素 首先應(yīng)求出產(chǎn)物 CO2中碳元素的質(zhì)量及 H2O 中氫元素的 質(zhì)量 然后將碳 氫元素的質(zhì)量之和與原有機(jī)物質(zhì)量比較 若兩者相等 則原有機(jī)物的組 成中不含氧 否則 原有機(jī)物的組成含氧 二 有機(jī)物分子式的確定二 有機(jī)物分子式的確定 1 根據(jù)最簡(jiǎn)式和分子量確定分子式 根據(jù)最簡(jiǎn)式和分子量確定分子式 例 1 某有機(jī)物中含碳 40 氫 6 7 氧 53 3 且其分子量為 90 求其分子式 例 2 某烴中碳和氫的質(zhì)量比是 24 5 該烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是 2 59g L 寫出該烴的分 子式 注意 注意 1 某些特殊組成的最簡(jiǎn)式 在不知化合物相對(duì)分子質(zhì)量時(shí) 也可根據(jù)組成特點(diǎn)確定 其分子式 例如最簡(jiǎn)式為 CH3的在機(jī)物 其分子式可表示為 CH3 n 僅當(dāng) n 2 時(shí) 氫原子 已達(dá)飽和 故其分子式為 C2H6 同理 最簡(jiǎn)式為 CH3O 的有機(jī)物 當(dāng) n 2 時(shí) 其分子式為 C2H6O2 2 部分有機(jī)物的最簡(jiǎn)式中 氫原子已達(dá)飽和 則該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式即為分子式 例如最簡(jiǎn) 式為 CH4 CH3Cl C2H6O C4H10O3等有機(jī)物 其最簡(jiǎn)式即為分子式 2 根據(jù)各元素原子個(gè)數(shù)確定分子式 根據(jù)各元素原子個(gè)數(shù)確定分子式 例 1 嗎啡分子含 C 71 58 H 6 67 N 4 91 其余為氧 其分子量不超過 300 試確定其分子式 例 2 實(shí)驗(yàn)測(cè)得某烴 A 中含碳 85 7 含氫 14 3 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 11 2L 此化合物氣體的質(zhì)量 為 14g 求此烴的分子式 3 根據(jù)通式確定分子式 根據(jù)通式確定分子式 烷烴 CnH2n 2 烯烴或環(huán)烷烴 CnH2n 炔烴或二烯烴 CnH2n 2 苯及同系物 CnH2n 6 用用 CnH2n x 2 x 6 和相對(duì)分子量可快速確定烴或分子式 和相對(duì)分子量可快速確定烴或分子式 如某烴的相對(duì)分子質(zhì)量為 M 則有 12n 2n x M 整理得 x 14n M 當(dāng) x 2 時(shí) 則為烷烴 當(dāng) x 0 時(shí) 則為烯烴或環(huán)烷烴 當(dāng) x 2 時(shí) 則為炔烴或二烯烴 當(dāng) x 6 時(shí) 則為苯及同系物 例 已知某烴的相對(duì)分子量為 56 且此烴碳原子數(shù)為 4 確定此烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 根據(jù)燃燒產(chǎn)物根據(jù)燃燒產(chǎn)物 CO2和和 H2O 的相對(duì)大小來(lái)判斷烴或混合烴的組成 的相對(duì)大小來(lái)判斷烴或混合烴的組成 分析主要各類烴燃燒生成的 CO2和 H2O 量的關(guān)系 烷烴 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O 烯烴 CnH2n nCO2 nH2O 炔烴 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O 苯及其共同物 CnH2n 6 nCO2 n 3 H2O 4 商余法確定分子式 商余法確定分子式 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 H 原子數(shù) 若 H 原子個(gè)數(shù)未達(dá)到飽和 則將碳原子數(shù)依次減少一個(gè) 每減少 1 個(gè)碳原子即增加 12 個(gè) H 原子 直到分子中 H 原子數(shù)達(dá)到飽和 例 相對(duì)分子量為 128 的烴的分子式是什么 5 根據(jù)化學(xué)方程式確定分子式 根據(jù)化學(xué)方程式確定分子式 利用燃燒的化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算推斷 要抓住以下關(guān)鍵 氣體體積的變化 氣體壓強(qiáng)的變化 氣體密度的變化 混合物平均式量 同時(shí)可結(jié)合適當(dāng)?shù)姆椒?如平均值法 十字交叉法 討論法等技巧 規(guī)律如下 1 當(dāng)烴為混合物時(shí) 一般是設(shè)平均分子式 結(jié)合反應(yīng)方程式和體積求出平均組成 利用 平均值的含義確定混合烴可能的分子式 有時(shí)也利用平均分子量來(lái)確定可能的組成 此時(shí) 采用十字交叉法計(jì)算較為簡(jiǎn)捷 例 有 A B 兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體 對(duì) H2的相對(duì)密度為 17 常溫常壓下 取這種混 合氣體 10 mL 與 80 mL O2 過量 混合 當(dāng)完全燃燒后恢復(fù)到原狀態(tài) 測(cè)得氣體的體積為 70 mL 求 1 混合氣體的平均組成 2 兩種烴的可能組成及體積比 解得 x 2 5 平均組成為 C2 5H4 由此可知一定含有炔烴 可能的組合及體積比為 2 兩混合烴 若平均分子量小于或等于 26 則該烴中必含甲烷 3 兩混合氣態(tài)烴 充分燃燒后 生成 CO2氣體的體積小于 2 倍原混合烴的體積 則原混 合烴中必有 CH4 若生成水的物質(zhì)的量小于 2 倍原混合烴的物質(zhì)的量 則原混合烴中必有 C2H2 4 溫度在 100 以上 氣體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 若體積擴(kuò)大 則原混合烴中的氫原子平均數(shù)大于 4 若體 積縮小 則原混合烴中氫原子平均數(shù)小于 4 必有 C2H2 根據(jù)混合鏈烴完全燃燒生成的根據(jù)混合鏈烴完全燃燒生成的 nCO2和和 nH2O 的多少來(lái)判斷混合烴的可能組成 的多少來(lái)判斷混合烴的可能組成 1 當(dāng)當(dāng) nH2O nCO2時(shí) 一定會(huì)有烷烴 也可能有烯烴 炔烴 時(shí) 一定會(huì)有烷烴 也可能有烯烴 炔烴 可能組合及各類烴的關(guān)系 2 當(dāng)當(dāng) nH2O nCO2 其可能的組合為 其可能的組合為 均為烯烴 3 當(dāng)當(dāng) nCO2 nH2O 可能組合 則一定有炔烴 可能組合 則一定有炔烴 思考 以上的各種關(guān)系如何推出 提示 設(shè)烷烴含 x mol 烯烴含 y mol 炔烴 z mol 每一種烴燃燒生成的 nH2O nCO2 n CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O n1 1 1 x x CnH2n nCO2 nH2O n2 1 0 y 0 CnH2n 2 nCO2 n 1 H2O n3 1 1 z z 1 若組成為烷烴和烯烴的混合物 總 nH2O nCO2 n1 n2 x n 烷 2 若組成為烷烴和炔烴的混合物 總 nH2O nCO2 n1 n3 x z n 烷 n 炔 其它同理可得 例 充分燃燒 3L 甲烷 乙烯 乙炔組成的混合物氣體 生成 7LCO2和 4 82g 水 氣體體積 為 S T P 測(cè)定 則原混合物氣體中甲烷 乙烯 乙炔的體積比可能是 1 1 1 1 2 3 3 2 1 3 1 2 nCO2 nH2O n 烷 n 炔 正確答案 5 當(dāng)條件不足時(shí) 可利用已知條件列方程 進(jìn)而解不定方程 結(jié)合烴 CxHy中的 x y 為 正整數(shù) 烴的三態(tài)與碳原子數(shù)相關(guān)規(guī)律 特別是烴為氣態(tài)時(shí) x 4 及烴的通式和性質(zhì) 運(yùn)用討論法 可簡(jiǎn)捷地確定烴的分子式 6 運(yùn)用等效原理推斷有機(jī)物的分子組成 進(jìn)行等量代換確定出同式量其他烴或烴的衍生物的化學(xué)式 1 1 個(gè) C 原子可代替 12 個(gè) H 原子 2 1 個(gè) O 原子可代替 16 個(gè) H 原子或 1 個(gè) CH4 基團(tuán) 3 1 個(gè) N 原子可代替 14 個(gè) H 原子或 1 個(gè) CH2 基團(tuán) 注意 H 原子數(shù)要保持偶數(shù) 例 某有機(jī)物分子中含有 40 個(gè)電子 它燃燒時(shí)只生成等體積的 CO2和 H2O g 該有機(jī)物 若為烴 分子式為 若為烴的衍生物 分子式為 解析 先求出烴的分子式 根據(jù)題意 生成的 CO2和 H2O g 體積相等 可設(shè)該烴分子式為 CH2 n 而 CH2含 8e 故為 C5H10 推斷烴的含氧衍生物 一個(gè) O 原子含 8e 正好相當(dāng)于 CH2所含電子數(shù) 等效原理 即 O CH2 故可用一個(gè) O 代替一個(gè) CH2進(jìn)行變換 若已知有機(jī)物的式量 耗氧量 電子數(shù) 均可據(jù) CH2的式量 14 耗氧量 1 5 電子數(shù) 8 確 定有機(jī)物的分子式 如 1 某烴的式量是 128 則 128 14 9 2 則此烴則此烴含 9 個(gè) CH2和 2 個(gè) H 其分子式為 C9H20 C10H8 2 某烴 1mol 充分燃燒耗氧 7 5mol 則 7 5 1 5 5 則此烴分子含 5 個(gè) CH2 其分子式為 C5H10 由等量變換 4 個(gè) H 耗氧量與 1 個(gè) C 同 可得變式 C6H6 3 某烴分子中含 42 個(gè)電子 則 42 8 5 2 5 表示該烴含 5 個(gè) CH2 2 表示余 2 個(gè)電子即表 示除 5 個(gè) CH2外還有 2 個(gè) H 其分子式為 C5H12 由等量變換 6 個(gè) H 含電子數(shù)與 1 個(gè) C 同 可得變式 C6H6 例 常溫有 A B 兩份混和氣體 A 是烷烴 R 與足量 O2的混合氣體 B 是烷烴 R 與炔烴 Q 及足量 O2的混合氣體 各取 2 24 升 A B 引燃 充分燃燒后氣體總體積 A 仍為 2 24 升 B 為 2 38 升 同溫同壓且 t 100 求 烷烴 R 和炔烴 Q 的分子式 2 24 升 B 中 R 所允許最大值 解 A 燃燒前后 Vg 0 且 t 100 烷烴 R 中 H 原子數(shù)為 4 可推出 R 一定為 CH4 又 B 燃燒 V 后 V 前 Vg 0 設(shè) B 的平均組成為 CxHy 則 y 4 Q 的通式為 CnH2n 2 Q 為氣態(tài) 常溫 n 4 而 y 4 即 2n 2 4 n 3 Q 只能為 C4