采用“等量代換方法”解答有機推斷題

柴勇

摘要：通過對確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題解題方法的分析，總結了“等量代換方法”解題中利用質量守恒進行等量代換、利用耗O2量相等進行等量代換、利用價鍵守恒進行等量代換等五種方法，并結合例題進行了深入細致的論述，這樣既教給了學生解題的方法，又提高了學生的解題能力。

關鍵詞：等量代換；質量守恒；價鍵守恒；組成元素

文章編號：1005–6629（2014）6–0063–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

等量代換是用一種量（或一種量的一部分）來代替和它相等的另一種量（或另一種量的一部分），“它是數學中一種基本的思想方法，也是代數思想方法的基礎。近年來，學科融合成為各學科發展的大趨勢，學科融合是指承認學科差異的基礎上不斷打破學科邊界，促進學科間相互滲透、交叉的活動。學科融合既是學科發展的趨勢，也是產生創新性成果的重要途徑。采用“等量代換方法”解答有機推斷題是數學學科和化學學科相互融合的重要體現，利用數學方法解答化學問題，會使化學問題變得非常簡單。

1 利用質量守恒進行等量代換

例1 （2013山東棗莊高三模擬）某有機物的相對分子質量為58，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只由碳氫組成，則可能的結構簡式為 。

（2）若為含氧衍生物，且分子中含有-CH3，則可能的結構簡式為 。

（3）若分子中無-CH3，又無-OH，但能發生銀鏡反應，則結構簡式為 。

例4 （2011山東聊城摸底考試）某含氮有機物的化學式是C8H11N，將其分子中的氮原子換成碳原子，可得到一種芳香烴，推測其化學式為 ，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是 。

解析：根據有機物成鍵規律有如下關系式：N～CH，故按式N～CH進行等量代換，則有：C8H11N C9H12，因為其為芳香烴，所以分子中一定含有苯環，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是1，3，5-三甲苯。

答案：C9H12；1，3，5-三甲苯。

例5 （2013上海高考第九題，改編） 異構化可得到三元乙丙橡膠的第三單體 。 由A（C5H6）和B經Diels-Alder反應制得。Diels-Alder反應為共軛雙烯與含有烯鍵或炔鍵的化合物相互作用生成六元環狀化合物的反應，最簡單的反應是

+ ‖ →

完成下列填空：

（1）Diels-Alder反應屬于 反應（填反應類型）；A的結構簡式為 。[2]

（2）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的只連有1個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氮原子，得到一種含氮有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（3）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有2個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氧原子，得到一種含氧有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（4）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有3個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氯原子，得到一種含氯有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

答案：（1）加成， ；（2）125，C4H7N5；（3）124；C7H8O2；（4）140.5；C8H9Cl

4 利用氫原子守恒進行等量代換

例6 （2012山東濟南高二競賽）寫出燃燒后符合關系V（CO2）/V（H2O）=0.5的可能的有機物的結構簡式。

解析：由V（CO2）/V（H2O）=0.5可知，有機化合物中C：H=1：4，符合此條件的烴只有CH4，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH。另外，符合條件的有機物還有CO（NH2）2。

答案：CH4、CH3OH、CO（NH2）2

例7 （2013浙江杭州期末）有機化合物A、B化學式不同，它們只可能含有碳、氫、氧元素中的兩種或三種，如果A、B不論以何種比例混合，只要其物質的量之和不變，完全燃燒生成水的物質的量也不變。那么A、B組成必須滿足的條件 。若A是甲烷，則符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式） 。

解析：由題意知A、B組成必須滿足的條件含有相同數目的H原子。若A是甲烷，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH，由于對碳原子數目沒有要求，結合氫原子數目對碳原子數目進行增加，可得C2H4、C3H4，再根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得C2H4O、C3H4O，在進行第二個H原子的等量代換可得C2H4O2、C3H4O2，依次類推……所以符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式）C2H4。

答案：含有相同數目的H原子；C2H4

5 利用組成元素的質量分數不變進行等量代換

例8 （2013山東滕州一調）某有機物的相對分子質量為134，取1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為 ，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有 種。

（2）若為含氧衍生物，則該有機物的化學式為

，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是

。

解析：1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，可知該有機物分子中含有14個H原子。若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為C10H14，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有4種（4種不同的丁基分別連在苯環上）。根據4C～3O進行等量代換，C10H14 C6H14O3，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是8 mol。

答案：（1）C10H14；4；（2）C6H14O3；8 mol

例9 （2012遼寧大連期末）A、B是式量不相等的兩種有機物，無論A，B以何種比例混合，只需混合物的總質量不變，完全燃燒后，所產生的CO2的質量也不變，試寫出兩組符合上述情況的有機物的化學式和

， 和 ，并回答A、B應該滿足什么條件： 。

解析：（1）最簡式相同的兩種有機物，混合物中各元素的質量分數不變，故有：①烴類：據（CH）n寫出C2H2和C6H6；據（CH2）n寫出C2H4和C3H6等。②烴的含氧衍生物類：根據（CH2O）n寫出CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6等。（2）最簡式不相同，但符合碳元素質量分數相等的組合。如：CH4中含碳為75%，將其式量擴大10倍，則含碳原子數為10，含碳仍為75%，其余（160-120=40）由H、O補齊，經討論知C10H8O2符合條件。同理可推出CH4的其他組合有C9H20O，C8H16O，C7H12O等。另外，還可以推出C2H6和C12H20O（分子中碳的含量均為80%）等多組答案。

答案：C2H2和C6H6；C2H4和C3H6；CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6；C9H20O和C8H16O（答案合理即可）；A、B中碳元素質量分數相等

在研究確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題時，巧妙運用“等量代換方法”，會使這類有機推斷題變得簡單易解。在教學中引導學生運用“等量代換方法”，可以提升學生的發散思維和抽象思維能力，同時也提高了學生的解題能力。

參考文獻：

[1]畢于雙.化學習題精做五步反思策略研究[J].化學教學，2013，（8）：57～58.

[2]教育部考試中心. 2013年全國普通高等學校招生統一考試（上海化學試卷）[J].化學教學，2013，（9）：64～68.endprint

摘要：通過對確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題解題方法的分析，總結了“等量代換方法”解題中利用質量守恒進行等量代換、利用耗O2量相等進行等量代換、利用價鍵守恒進行等量代換等五種方法，并結合例題進行了深入細致的論述，這樣既教給了學生解題的方法，又提高了學生的解題能力。

關鍵詞：等量代換；質量守恒；價鍵守恒；組成元素

文章編號：1005–6629（2014）6–0063–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

等量代換是用一種量（或一種量的一部分）來代替和它相等的另一種量（或另一種量的一部分），“它是數學中一種基本的思想方法，也是代數思想方法的基礎。近年來，學科融合成為各學科發展的大趨勢，學科融合是指承認學科差異的基礎上不斷打破學科邊界，促進學科間相互滲透、交叉的活動。學科融合既是學科發展的趨勢，也是產生創新性成果的重要途徑。采用“等量代換方法”解答有機推斷題是數學學科和化學學科相互融合的重要體現，利用數學方法解答化學問題，會使化學問題變得非常簡單。

1 利用質量守恒進行等量代換

例1 （2013山東棗莊高三模擬）某有機物的相對分子質量為58，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只由碳氫組成，則可能的結構簡式為 。

（2）若為含氧衍生物，且分子中含有-CH3，則可能的結構簡式為 。

（3）若分子中無-CH3，又無-OH，但能發生銀鏡反應，則結構簡式為 。

例4 （2011山東聊城摸底考試）某含氮有機物的化學式是C8H11N，將其分子中的氮原子換成碳原子，可得到一種芳香烴，推測其化學式為 ，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是 。

解析：根據有機物成鍵規律有如下關系式：N～CH，故按式N～CH進行等量代換，則有：C8H11N C9H12，因為其為芳香烴，所以分子中一定含有苯環，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是1，3，5-三甲苯。

答案：C9H12；1，3，5-三甲苯。

例5 （2013上海高考第九題，改編） 異構化可得到三元乙丙橡膠的第三單體 。 由A（C5H6）和B經Diels-Alder反應制得。Diels-Alder反應為共軛雙烯與含有烯鍵或炔鍵的化合物相互作用生成六元環狀化合物的反應，最簡單的反應是

+ ‖ →

完成下列填空：

（1）Diels-Alder反應屬于 反應（填反應類型）；A的結構簡式為 。[2]

（2）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的只連有1個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氮原子，得到一種含氮有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（3）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有2個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氧原子，得到一種含氧有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（4）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有3個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氯原子，得到一種含氯有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

答案：（1）加成， ；（2）125，C4H7N5；（3）124；C7H8O2；（4）140.5；C8H9Cl

4 利用氫原子守恒進行等量代換

例6 （2012山東濟南高二競賽）寫出燃燒后符合關系V（CO2）/V（H2O）=0.5的可能的有機物的結構簡式。

解析：由V（CO2）/V（H2O）=0.5可知，有機化合物中C：H=1：4，符合此條件的烴只有CH4，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH。另外，符合條件的有機物還有CO（NH2）2。

答案：CH4、CH3OH、CO（NH2）2

例7 （2013浙江杭州期末）有機化合物A、B化學式不同，它們只可能含有碳、氫、氧元素中的兩種或三種，如果A、B不論以何種比例混合，只要其物質的量之和不變，完全燃燒生成水的物質的量也不變。那么A、B組成必須滿足的條件 。若A是甲烷，則符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式） 。

解析：由題意知A、B組成必須滿足的條件含有相同數目的H原子。若A是甲烷，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH，由于對碳原子數目沒有要求，結合氫原子數目對碳原子數目進行增加，可得C2H4、C3H4，再根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得C2H4O、C3H4O，在進行第二個H原子的等量代換可得C2H4O2、C3H4O2，依次類推……所以符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式）C2H4。

答案：含有相同數目的H原子；C2H4

5 利用組成元素的質量分數不變進行等量代換

例8 （2013山東滕州一調）某有機物的相對分子質量為134，取1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為 ，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有 種。

（2）若為含氧衍生物，則該有機物的化學式為

，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是

。

解析：1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，可知該有機物分子中含有14個H原子。若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為C10H14，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有4種（4種不同的丁基分別連在苯環上）。根據4C～3O進行等量代換，C10H14 C6H14O3，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是8 mol。

答案：（1）C10H14；4；（2）C6H14O3；8 mol

例9 （2012遼寧大連期末）A、B是式量不相等的兩種有機物，無論A，B以何種比例混合，只需混合物的總質量不變，完全燃燒后，所產生的CO2的質量也不變，試寫出兩組符合上述情況的有機物的化學式和

， 和 ，并回答A、B應該滿足什么條件： 。

解析：（1）最簡式相同的兩種有機物，混合物中各元素的質量分數不變，故有：①烴類：據（CH）n寫出C2H2和C6H6；據（CH2）n寫出C2H4和C3H6等。②烴的含氧衍生物類：根據（CH2O）n寫出CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6等。（2）最簡式不相同，但符合碳元素質量分數相等的組合。如：CH4中含碳為75%，將其式量擴大10倍，則含碳原子數為10，含碳仍為75%，其余（160-120=40）由H、O補齊，經討論知C10H8O2符合條件。同理可推出CH4的其他組合有C9H20O，C8H16O，C7H12O等。另外，還可以推出C2H6和C12H20O（分子中碳的含量均為80%）等多組答案。

答案：C2H2和C6H6；C2H4和C3H6；CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6；C9H20O和C8H16O（答案合理即可）；A、B中碳元素質量分數相等

在研究確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題時，巧妙運用“等量代換方法”，會使這類有機推斷題變得簡單易解。在教學中引導學生運用“等量代換方法”，可以提升學生的發散思維和抽象思維能力，同時也提高了學生的解題能力。

參考文獻：

[1]畢于雙.化學習題精做五步反思策略研究[J].化學教學，2013，（8）：57～58.

[2]教育部考試中心. 2013年全國普通高等學校招生統一考試（上海化學試卷）[J].化學教學，2013，（9）：64～68.endprint

摘要：通過對確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題解題方法的分析，總結了“等量代換方法”解題中利用質量守恒進行等量代換、利用耗O2量相等進行等量代換、利用價鍵守恒進行等量代換等五種方法，并結合例題進行了深入細致的論述，這樣既教給了學生解題的方法，又提高了學生的解題能力。

關鍵詞：等量代換；質量守恒；價鍵守恒；組成元素

文章編號：1005–6629（2014）6–0063–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

等量代換是用一種量（或一種量的一部分）來代替和它相等的另一種量（或另一種量的一部分），“它是數學中一種基本的思想方法，也是代數思想方法的基礎。近年來，學科融合成為各學科發展的大趨勢，學科融合是指承認學科差異的基礎上不斷打破學科邊界，促進學科間相互滲透、交叉的活動。學科融合既是學科發展的趨勢，也是產生創新性成果的重要途徑。采用“等量代換方法”解答有機推斷題是數學學科和化學學科相互融合的重要體現，利用數學方法解答化學問題，會使化學問題變得非常簡單。

1 利用質量守恒進行等量代換

例1 （2013山東棗莊高三模擬）某有機物的相對分子質量為58，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只由碳氫組成，則可能的結構簡式為 。

（2）若為含氧衍生物，且分子中含有-CH3，則可能的結構簡式為 。

（3）若分子中無-CH3，又無-OH，但能發生銀鏡反應，則結構簡式為 。

例4 （2011山東聊城摸底考試）某含氮有機物的化學式是C8H11N，將其分子中的氮原子換成碳原子，可得到一種芳香烴，推測其化學式為 ，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是 。

解析：根據有機物成鍵規律有如下關系式：N～CH，故按式N～CH進行等量代換，則有：C8H11N C9H12，因為其為芳香烴，所以分子中一定含有苯環，若其一溴代物只有兩種，則這種芳香烴的名稱是1，3，5-三甲苯。

答案：C9H12；1，3，5-三甲苯。

例5 （2013上海高考第九題，改編） 異構化可得到三元乙丙橡膠的第三單體 。 由A（C5H6）和B經Diels-Alder反應制得。Diels-Alder反應為共軛雙烯與含有烯鍵或炔鍵的化合物相互作用生成六元環狀化合物的反應，最簡單的反應是

+ ‖ →

完成下列填空：

（1）Diels-Alder反應屬于 反應（填反應類型）；A的結構簡式為 。[2]

（2）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的只連有1個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氮原子，得到一種含氮有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（3）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有2個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氧原子，得到一種含氧有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

（4）若將三元乙丙橡膠的第三單體分子中的所有的連有3個H原子的C原子（其他化學鍵連接碳、氧等別的原子）全部換成氯原子，得到一種含氯有機物，推測其分子量為 ，其化學式為 。

答案：（1）加成， ；（2）125，C4H7N5；（3）124；C7H8O2；（4）140.5；C8H9Cl

4 利用氫原子守恒進行等量代換

例6 （2012山東濟南高二競賽）寫出燃燒后符合關系V（CO2）/V（H2O）=0.5的可能的有機物的結構簡式。

解析：由V（CO2）/V（H2O）=0.5可知，有機化合物中C：H=1：4，符合此條件的烴只有CH4，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH。另外，符合條件的有機物還有CO（NH2）2。

答案：CH4、CH3OH、CO（NH2）2

例7 （2013浙江杭州期末）有機化合物A、B化學式不同，它們只可能含有碳、氫、氧元素中的兩種或三種，如果A、B不論以何種比例混合，只要其物質的量之和不變，完全燃燒生成水的物質的量也不變。那么A、B組成必須滿足的條件 。若A是甲烷，則符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式） 。

解析：由題意知A、B組成必須滿足的條件含有相同數目的H原子。若A是甲烷，根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得另一種符合條件的有機物為CH3OH，由于對碳原子數目沒有要求，結合氫原子數目對碳原子數目進行增加，可得C2H4、C3H4，再根據關系式H～OH中氫原子相等進行等量代換，可得C2H4O、C3H4O，在進行第二個H原子的等量代換可得C2H4O2、C3H4O2，依次類推……所以符合上述條件的化合物B中，相對分子質量最小的是（化學式）C2H4。

答案：含有相同數目的H原子；C2H4

5 利用組成元素的質量分數不變進行等量代換

例8 （2013山東滕州一調）某有機物的相對分子質量為134，取1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，根據下列條件回答問題：

（1）若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為 ，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有 種。

（2）若為含氧衍生物，則該有機物的化學式為

，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是

。

解析：1 mol該有機物完全燃燒生成水7 mol，可知該有機物分子中含有14個H原子。若該有機物只含有碳、氫兩種元素，則該有機物的分子式為C10H14，若該有機物為芳香烴，且苯環上只有一個取代基，則可能的結構有4種（4種不同的丁基分別連在苯環上）。根據4C～3O進行等量代換，C10H14 C6H14O3，1 mol該有機物完全燃燒消耗O2的物質的量是8 mol。

答案：（1）C10H14；4；（2）C6H14O3；8 mol

例9 （2012遼寧大連期末）A、B是式量不相等的兩種有機物，無論A，B以何種比例混合，只需混合物的總質量不變，完全燃燒后，所產生的CO2的質量也不變，試寫出兩組符合上述情況的有機物的化學式和

， 和 ，并回答A、B應該滿足什么條件： 。

解析：（1）最簡式相同的兩種有機物，混合物中各元素的質量分數不變，故有：①烴類：據（CH）n寫出C2H2和C6H6；據（CH2）n寫出C2H4和C3H6等。②烴的含氧衍生物類：根據（CH2O）n寫出CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6等。（2）最簡式不相同，但符合碳元素質量分數相等的組合。如：CH4中含碳為75%，將其式量擴大10倍，則含碳原子數為10，含碳仍為75%，其余（160-120=40）由H、O補齊，經討論知C10H8O2符合條件。同理可推出CH4的其他組合有C9H20O，C8H16O，C7H12O等。另外，還可以推出C2H6和C12H20O（分子中碳的含量均為80%）等多組答案。

答案：C2H2和C6H6；C2H4和C3H6；CH2O和C2H4O2；CH2O和C3H6O3；CH2O和C6H12O6；C9H20O和C8H16O（答案合理即可）；A、B中碳元素質量分數相等

在研究確定有機物的分子式或結構簡式的推斷題時，巧妙運用“等量代換方法”，會使這類有機推斷題變得簡單易解。在教學中引導學生運用“等量代換方法”，可以提升學生的發散思維和抽象思維能力，同時也提高了學生的解題能力。

參考文獻：

[1]畢于雙.化學習題精做五步反思策略研究[J].化學教學，2013，（8）：57～58.

[2]教育部考試中心. 2013年全國普通高等學校招生統一考試（上海化學試卷）[J].化學教學，2013，（9）：64～68.endprint