關(guān)于有機(jī)物分子式計(jì)算的多種解法

文章編號：1005－6629(2007)08－0071－02中圖分類號：G632.479 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

近年來，關(guān)于有機(jī)物分子式的計(jì)算已成為高考命題的熱點(diǎn)之一。通常情況下，這類問題對大部分考生來說有一定難度；有些考生雖然最終能得到正確的答案，但卻耗費(fèi)了大量寶貴時(shí)間，影響了考試成績。因此，如何既快又準(zhǔn)地得到答案，是一個(gè)急需解決的問題。

為了幫助學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)得到正確答案，我們將通過以下這個(gè)例子，討論多種不同的解題方法，從不同的角度思考問題，分析問題，突破難點(diǎn)，讓學(xué)生在面對這類問題時(shí)不再茫然，做到心中有數(shù)。

[例]取3.40g只含羥基、不含其它官能團(tuán)的液態(tài)飽和多元醇，置于5.00L氧氣中，經(jīng)點(diǎn)燃，醇完全燃燒。反應(yīng)后氣體體積減少0.56L。將氣體經(jīng)CaO吸收，體積又減少2.80L(所有氣體均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)——來源于高考科研題

求：(1)3.40g醇中，C、H、O物質(zhì)的量分別是多少？該醇中C、H、O原子個(gè)數(shù)之比為多少？

(2)由以上比值能否確定該醇的分子式？

分析：這類問題通常是已知某一有機(jī)物在反應(yīng)前后質(zhì)量的變化，或者是有關(guān)氣體的體積變化，通過分析，算出有機(jī)物內(nèi)相關(guān)原子物質(zhì)的量的比，再通過其它的限制條件，得出有機(jī)物的分子式。

解法一：質(zhì)量守恒法

(1)由于氣體在標(biāo)況下測定，此時(shí)的水為液體。因此經(jīng)CaO吸收的2.80L氣體全為CO2， V(CO2)=2.80L→n(CO2)=0.125mol m(CO2)=5.5g

在反應(yīng)過程中，醇中的碳全部進(jìn)入CO2，于是有： n(C)=n(CO2)=0.125mol→m(C)=1.5g。

反應(yīng)后的氣體經(jīng)CaO吸收后就只剩下氧氣。

設(shè)參與反應(yīng)的氧氣的體積為VL，質(zhì)量為mg，于是有：

V=5L-V(O2)剩余＝5L-(5L-0.56L-2.80L)=3.36L→m=4.8g

由于反應(yīng)前后質(zhì)量守恒，可知：

m(醇)＋m(O2)=m(CO2)+m(H2O)→m(H2O)=m(醇)+m(O2)-m(CO2)=2.7g→n(H2O)=0.15mol， 在反應(yīng)過程中，醇中的氫全部進(jìn)入H2O，于是有： n(H)=2n(H2O)=2×0.15mol=0.3mol→m(H)=0.3g

由于題目已知該有機(jī)物只含C、H、O三種元素，現(xiàn)在已經(jīng)算出C和H的物質(zhì)的量和有機(jī)物的總質(zhì)量，便可算出O的物質(zhì)的量。

m(O)+m(H)+m(C)=m(醇)→m(O)=m(醇)-m(C)-m(H)=1.6g→n(O)=0.1mol

綜上所述， n(O)=0.1mol， n(C)=0.125mol， n(H)=0.3mol， n(C)∶n(H)∶n(O)=5∶12∶4

(2)由于碳、氫的物質(zhì)的量的比已經(jīng)達(dá)到飽和，故該飽和醇的分子式也確定了：

C5H12O4

解法二：差量分析法

設(shè)該液態(tài)飽和多元醇分子式為CxH2x+2Oy

因?yàn)閤、y均為整數(shù)，而且該有機(jī)物為液態(tài)醇， x的值不會太大→x=5，y=4分子式為C5H12O4

求出了分子式，又知道該物質(zhì)的質(zhì)量，也就很容易求出各個(gè)元素的物質(zhì)的量。

解法四：分子拆分法(原子守恒法)

設(shè)該飽和醇的分子式為CxHy(H2O)z

在氧氣與醇反應(yīng)時(shí)，碳與氧氣完全反應(yīng)氣體體積不變。

將分子式寫成上述形式后，可以清楚的發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)后氣體的減少可當(dāng)作是氧氣與Hy部分的H反應(yīng)造成的。

設(shè)這部分的氫的物質(zhì)的量為n，質(zhì)量為m

根據(jù)反應(yīng)方程式：

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