有机化学计算专题

精品文档 1欢迎下载 有机化学计算有机化学计算 一 有机物燃烧通式及规律的应用一 有机物燃烧通式及规律的应用 解该类题目的依据是烃及烃的衍生物的燃烧通式 CxHy x O2xCO2 H2O CxHyOz x O2xCO2 H2O 1 1 通过有机物燃烧产物确定分子式 通过有机物燃烧产物确定分子式 有机物燃烧产物通常是 CO2和 H2O 由 CO2和 H2O 的量可 确定 C H 原子的物质的量 再根据质量守恒或相对分子质 量确定是否含有氧元素及含氧原子的物质的量 当求出有 机物中各原子的物质的量后 即确定了有机物的分子式 例例 1 1 某有机物 8 80g 完全燃烧后得到 CO2 22 0g H2O 10 8g 该有机物的蒸气密度是相同状况下 H2 密度的 44 倍 则该有机物的分子式为 A C5H6O B C5H12 C C5H12O2 D C5H12O 解析 解析 确定有机物的分子式即求出 1mol 有机物中含有 C 原子 H 原子及其它原子的物质的量 有机物相对分子质 精品文档 2欢迎下载 量为 2 44 88 其物质的量为 0 1mol n H2O 0 6mol n CO2 0 5mol 判断是否 含有氧原子 8 80 12 0 5 2 0 6 1 6 g 含氧原子 n O 0 1mol 有机物 C H O 0 1mol 0 5mol 1 2mol 0 1mol 1mol 5mol 12mol 1mol 所以 有机物分子式为 C5H12O 方法 2 计算有机物相对 分子质量为 88 由选项可知 相对分子质量为 88 的有机物 为 C5H12O 正确答案为 正确答案为 D 2 2 根据反应前后气体体积差确定分子式 根据反应前后气体体积差确定分子式 例例 2 2 在同温同压下 10ml 某种气态烃在 50ml O2中完 全燃烧 得到液态水和 35ml 的混合气体 则该烃的分子式 为 A C4H6 B C2H6 C C3H8 D C3H6 解析 解析 设该烃的分子式为 CxHy CxHy x O2xCO2 H2O 液 V 精品文档 3欢迎下载 1 x x 1 10 50 60 35 25 y 6 同时 根据 10ml 烃在 50mlO2中完全燃烧 所以 O2是适 量或过量的 故有 10 x 50 将 y 6 带入即得 x 3 5 所以该烃是 C2H6或 C3H6 小结 气态烃燃烧前后气体体积变化规律小结 气态烃燃烧前后气体体积变化规律 当生成 当生成 水是气态时水是气态时 CxHy x O2 xCO2 H2O 气 V 1 x x 1 V V 前 V后 1 y 4 当生成水是液态时 当生成水是液态时 CxHy x O2xCO2 H2O 液 V 精品文档 4欢迎下载 1 x x 1 V V 前 V后 1 V 0 体积永远减小由 上知 气态烃燃烧前后气体体积变化与 C 原子数无关 只 与 H 原子和生成的水的状态有关 例例 3 3 燃烧 1mol CxHy时 消耗 O2 5mol 则 x 和 y 之和 是 A 5 B 7 C 9 D 11 解析解析本题是考查烃燃烧耗氧量计算问题 可以写出烃 完全燃烧的方程式 CxHy x O2 xCO2 H2O 依题意 x 5 讨论 当 x 1 时 y 16 不合理 当 x 2 时 y 12 不合理当 x 3 时 y 8 合理 为 C3H8 则 x 和 y 之和为 11 本题正确 答案为 D 3 3 利用中间值 平均值 确定有机物的分子式 利用中间值 平均值 确定有机物的分子式 例例 4 4 完全燃烧标准状况下某烷烃和气态烯烃的混合物 2 24L 生成 CO2 6 6g 水的质量为 4 05g 精品文档 5欢迎下载 求 1 混合气体的平均摩尔质量 2 混合气体的 成分和体积分数 解析 解析 气体混合物共 0 1mol CO2为 0 15mol H2O 为 0 225mol 平均分子组成为 C1 5H4 5所以平均摩尔质量为 12 1 5 1 4 5 22 5g mol 混合物中两气体摩尔质量一 个大于 22 5 另一个小于 22 5 小于 22 5 的只有 CH4 则 烯烃为 C3H6 C4H8 不会是 C2H4 因为混合物平均含 H 原子 数是 4 5 CH4中 H 原子数小于 4 5 所以另一气态烯烃含 H 原子数大于 4 5 则为 C3H6或 C4H8 所以混合气体可能是 与对这两组进行检验 分别由平均含 C 原子数和 H 原子数计算两种烃的体积比 若为由平均 C 原子数 计算 精品文档 6欢迎下载 若为 不合题意 舍去 所以混合气体为 CH4和 C3H6 具体体积分数分别为 CH4 100 75 C3H6 为 25 例例 5 5 标准状况下 1 68 L 无色可燃气体在足量氧气中 完全燃烧 若将产物通入足量澄清石灰水 得到的白色沉 淀质量为 15 0 g 若用足量碱石灰吸收燃烧产物 增重 9 3 g 1 计算燃烧产物中水的质量 2 若原气体是单 一气体 通过计算推断它的分子式 3 若原气体是两种等物质的量的气体的混合物 其 中只有一种是烃 请写出它们的分子式 只要求写出一组 答案 答案 1 m CO2 H2O 9 3 g m H2O 9 3 g 6 6 g 2 7 g 精品文档 7欢迎下载 2 分子中 C H 1 2 所以该气体的分子式是 C2H4 3 C4H6和 H2 或 C3H8和 CO C3H6和 CH2O 等 因为单一气体为 C2H4 现为等物质的量的两种气体之混 合物 所以在 2 mol 混合气体中 应含有 4 mol C 原子 8 mol H 原子 这两种气体可能是 C4H6和 H2 4 4 耗氧量大小的比较 耗氧量大小的比较 有机物燃烧的实质是 C H 原子 结合 O 生成 CO2和 H2O 的过程 耗 O2量取决于有机物含有 C H 原子个数 1mol C 原子耗 1 mol O2 4 mol H 原子耗 1mol O2 含 1 mol O 原子 相当于少 2 mol H 原子 含 2 mol O 原子 相当于少 1 mol C 原子 精品文档 8欢迎下载 例例 6 6 1 等质量的下列有机物耗氧量由大到小的顺 序是 C2H6 C2H4 C3H8 聚乙烯 C4H6 2 等物质的量的下列有机物耗氧量由大到小的顺序 是 C2H6 C3H4 C2H5OH C2H6O2 C3H8O3 解析 解析 1 因为每 12 克碳消耗 32 克氧气 每 4 克 氢消耗 32 克氧气 所以相同质量的烃 含氢的质量分数越 高 耗氧量越大 设题中每摩有机物中含碳元素的物质的 量为 1 摩 则有机物的表达式依次为 CH3 CH2 CH8 3 CH2 CH1 5 所以 氢的质量分数由高到 低的顺序是 2 C2H6 3 5O2 C3H4 4O2 C2H5OH C2H4 H2O 3O2 C2H6O2 C2H2 2H2O 2 5O2 C3H8O3 C3H2 3H2O 3 5O2 所以 等物质的量的有机物耗氧量由大到小顺序为 精品文档 9欢迎下载 小结 烃及其含氧衍生物完全燃烧耗氧规律 小结 烃及其含氧衍生物完全燃烧耗氧规律 等物质的量的烃及其含氧衍生物完全燃烧时的耗氧量 取决于 x 其值越大耗氧量越大 例例 7 7 烃的含氧衍生物 A 的相对分子质量是 72 分子 里共有 38 个质子 充分燃烧 1molA 需 3molO2 A 可使溴水 褪色 使石蕊试液变红 求有机物的分子式 并写出 A 发 生加聚反应的化学方程式 解析 解析 设此含氧衍生物 A 的分子式为 CxHyOz 根据题目所给信 息及条件可列方程 12x y 16z 72 6x y 8z 38 根据耗氧量 燃烧方程式 CxHyOz x O2 得出 x 3 精品文档 10欢迎下载 联立方程 解方程组 x 3 y 4 z 2 A 的分子式 C3H4O2 因 A 能使石蕊变红说明该物质为酸 又因能使溴水褪 色所以 A 为不饱和酸 所以 A 的结构简式为 CH2 CH COOH 加聚反应的方程式为 总物质的量相等 任意比例混合 耗氧量相等 而且 生成 CO2的量相等 则分子中含碳原子数相等 即 分子式符合 CxHy H2O m 如乙醇和乙烯 生成 H2O 的量 相等 则分子中含氢原子数相等 即分子式符合 CxHy CO2 m 如乙酸和甲烷 总质量相等 任意比例混合 完全 燃烧 生成 CO2的量相等 即含碳的质量分数相等 生成 H2O 的量相等 即含氢的质量分数相等 同时 最简式相 同为特例 不同类的通过等效代换成最简式相同 精品文档 11欢迎下载 例例 8 8 下列各组混合物 不管以任何比例混合 只要总 质量固定 经过燃烧后产生 CO2的量为一恒定值的是 A 醛和甲酸甲酯 B 乙醇和乙酸 C 丙烯和 丙烷 D 乙炔和苯蒸气 解析 解析 根据题意总质量固定 若以任何比例混合 燃烧后产生 CO2的量为一恒定值 则说明两物质的含碳质量 分数相同 若两物质的最简式相同则含碳质量分数相同 甲醛和甲酸甲酯最简式为 CH2O 乙块和苯蒸气最简式为 CH 答案为 答案为 A D 二 有机物分子组成通式的运用二 有机物分子组成通式的运用 该类题目的特点是 运用有机物分子组成通式 导出 规律 再由规律解题 达到快速准确的目的 例例 9 9 在 a L 冰醋酸 甲醛 葡萄糖 甲酸甲酯 果糖 的混合物中 碳元素的质量分数为 解析 解析 考查这五种物质的化学式 可知其最简式均为 CH2O 而最简式相同的有机物 无论有多少种 无论以何种 比例混合 各元素的质量分数是不变的 故形成的混合物 中 碳元素的质量分数为 精品文档 12欢迎下载 100 40 例例 1010 由饱和一元酸与饱和一元醇形成的酯同饱和一 元醛组成的混合物共 xg 测得其中含氧 yg 则其中碳的质 量分数为 A x y B 1 y x C 6 7 x y D 6 7 1 y x 解析 解析 饱和一元酸与饱和一元醇生成的酯 其通式 为 CnH2nO2 饱和一元醛的通式为 CnH2nO 两者的混合物 xg 中含氧 yg 则含碳与氢的质量分数为 1 又 酯与醛 中碳元素与氢元素的质量比为 所以 混合物中含碳的 质量分数为 正确答案为 正确答案为 D 三 根据有机物的结构和性质的计算与推断三 根据有机物的结构和性质的计算与推断 例例 1111 A B 都是芳香族化合物 1molA 水解得到 1molB 和 1mol 醋酸 A B 的相对分子质量都不超过 200 完全燃烧都只生成 CO2和 H2O 且 B 分子中碳和氢元素总质 量百分含量为 65 2 即质量分数为 0 652 A 溶液具有 酸性 不能使 FeCl3溶液显色 1 A B 相对分子质量之 差为 精品文档 13欢迎下载 2 1 个 B 分子中应该有 个氧原子 3 A 的分子式是 4 B 可能 的三种结构简式是 解析 解析 A 水解后得 B 和醋酸 一般可推知 A 为酯 从 酯的水解通式 A H2O B CH3COOH 可知 A 与 B 的相对分子质 量差为醋酸与水的相对分子质量差 即 60 18 42 初步 判断 A 为酯 又知 A 有酸性但没有酚羟基 故只能是羧基 这样 A 中至少含四个氧原子 A 水解后得到的 B 至少含三个 氧原子 若 B 中有三个氧原子 由 B 中氧元素的质量分数为 1 0 652 0 348 可求得 B 的相对分子质量为 16 3 0 348 138 则 A 的相对分子质量为 138 42 180 可 能 若 B 中有四个氧原子 可求得 B 的相对分子质量为 16 4 0 348 184 则 A 的相对分子质量为 184 42 226 200 而题设 A B 相对分子质量均不超过 200 故不可能 所以 B 中只能有 3 个氧原子 则 A 中 只能有 4 个氧原子 A B 的相对分子质量分别为 180 与 138 B 的相对分子质量是 138 去掉 3 个氧原子得 90 精品文档 14欢迎下载 相当于 C7H6 所以 B 是 C7H6O3 则相应 A 是 C9H8O4 B 是 酯除醋酸以外的水解产物 故 B 中有苯环 羟基 羧基 由此 结合 B 的分子式则结构可写 答案 答案 1 42 2 3 3 C9H8O4 一 有机物分式的确定 1 确定有机物的式量的方法 根据标准状况下气体密度求 M 22 4 0 根据气体 A 对气体 B 的相对密度为 D 求 MA MBD 求混合物的平均式量 M m 总 n 总 根据化学反应方程式计算烃的式量 2 确定化学式的方法 根据式量和最简式确定有机物的式量 根据式量 计算一个分子式中各元素的原子个数 确定有机物的化学式 当能够确定有机的类别时 可以根据有机物的通式 求算 n 值 确定化学式 根据混合物的平均式量 推算混合物中有机物的化 学式 3 确定有机物化学式的一般途径 相对分子质量 通式法 商余法 最简式法 化学式 精品文档 15欢迎下载 各元素的质量比 各元素的质量分数 燃烧后生成的水 气和二氧化碳的量 各元素原子的物质的量之比 化学式 二 有机物的燃烧规律 1 等物质的量的有机物完全燃烧消耗氧气 生成水及二 氧化碳的量比较 CxHy x y 4 O2 CO2 y 2 H2O CxHyOz x y 4 z 2 O2 CO2 y 2 H2O 等物质的量有机物完全燃烧时 生成水的量由化学 中总的氢原子数决定 若分子式不同的有机物生成的水的 量相同 则氢原子数相同 即符合通式 CxHy CO2 m m 取 0 1 2 生成 CO2 的量由化学式中总的碳原子数决定 若分 子式不同有机物生成的 CO2 的量相同 则碳原子数相同 即符合通式 CxHy H2O m m 取 0 1 2 等质量的烃完全燃烧时消耗 O2 生成 CO2 和 H2O 的 量比较 等质量的烃完全燃烧 H 越高 消耗 O2 的量越多 生成水的量越多 生成的 CO2 的量越少 精品文档 16欢迎下载 等质量的具有相同最简式的有机物完全燃烧时 耗 氧气的量相同 生成水和二氧化碳的量也相同 最简式相同的有机物无论以何种比例混合 只要总 质量相同 耗 O2 的量及生成 CO2 和 H2O 的量均相同 3 烃燃烧前后气体的体积差推断烃的组成 当温度在 10 0 以上时 气态烃完全燃烧的化学方程式 CxHy x y 4 O2 CO2 y 2 H2O g 当 V 0 y 4 化学式中 H 原子数大于 4 的气态烃都符合 V 0 y 4 CH4 C2H4 C3H4 V 0 y 4 只有 C2H2 符合 4 根据有机物完全燃烧时 生成 CO2 和 H2O 的物质的量 之比判断有机物的可能结构 根据 CO2 与 H2O 的物质的量之比 体积比 可以知道 C H 原子个数比 结合有无其他原子 可以写出有机物的通式 5 根据有机物完全燃烧消耗 O2 的物质的量 体积 与生 成 CO2 的物质的量 体积 之比 推导有机物的可能通式 V O2 V CO2 1 1 时 有机物的通式 Cm H2O n V O2 V CO2 2 1 时 有机物的通式为 CH4 m H2O n 精品文档 17欢迎下载 V O2 V CO2 1 2 时 有机物的通式为 CO m H2O n 有机化学计算型选择题解法例析 一 巧用通式 例 1 据报道 1995 年化学家合成了一种化 学式 C200H200 且含有多个碳碳叁键 C C 的 链状烃 则分子中的碳碳叁键最多有 A 49 个 B 50 个 C 51 个 D 无法确定 解析 该分子组成为 CnH2n 2 C2 m时含 C C 最多 即有 Bm mn n 故选解得 5 50 2002 20022 二 巧用平均组成 例 2 某气态烷烃与丙炔的混合气体 22 4L 标准状况 完全燃烧后生成 121 g CO2 和 40 5 g H2O 则原混合气体中烷烃的化 学式为 A CH4 B C2H6 C C3H8 D C4H10 精品文档 18欢迎下载 解析 设混合气体平均组成为 CxHy 则 即混合气体平均组成为 C2 75H4 5 由烷烃的通 式 CnH2n 2和丙炔 C3H4得 5 422 75 21 n nn为整数 故 n 2 选 B 三 巧用关系式 例 3 某饱和一元醛发生银镜反应时 生成 了 21 6 g 银 将等质量的该醛完全燃烧可生成 26 4 g CO2 则该醛为 A 丙醛 B 丁醛 C 己醛 D 乙醛 解析 设该饱和一元醛的化学式为 CnH2nO 根据题中反应有关系式 2Ag CnH2nO nCO2 2 108 44n 21 6 26 4 n 6 故选 C 四 巧用平均相对分子质量 例 4 一定条件下 由 5 体积某烷烃和 1 体 积某烯烃组成的混合气体的体积是相同条件下 精品文档 19欢迎下载 等质量 H2体积的 1 16 则该烷烃和烯烃是 A CH4 C2H4 B C2H6 C3H6 C C3H8 C4H8 D C4H10 C5H10 解析 设混合气体的平均相对分子质量为 Mr 混合气体的质量为 m 根据阿伏加德罗定律有 m m Mr 2 30 Mr 32 42 故选 B 五 巧用摩尔质量 例 5 某有机物含碳 40 含氢 6 67 含氧 53 3 如果 0 2mol 该有机物的质量为 6g 则它的化学式为 A C2H2O2 B C2H4O C CH2O D C2H4O2 解析 该有机物的摩尔质量为 6 g 0 2mol 故选 C 六 巧用最简式 例 6 下列混合物 无论它们以何种比例混 合 只要质量一定 完全燃烧后产生的 CO2和 精品文档 20欢迎下载 H2O 的量均为常数的是 A 乙炔和苯 B 甲烷和丙烷 C 丙烯和丙烷 D 乙烯和丁烯 解析 最简式相同的有机物燃烧时 生成 CO2和 H2O 的量只与混合物的质量有关 与混合 物的比例无关 故选 A D 七 巧用质量守恒 例 7 标准状况下 0 1mol 某烃与 1 mol O2 过量 混合 完全燃烧后通过 Na2O2 过量 固体 固体质量增重 15g 从 Na2O2中逸出的 全部气体 在标准状况下为 16 8L 则该烃的化 学式为 A C3H8 B C4H10 C C5H10 D C6H6 解析 设烃的摩尔质量为 M g mol 根据质 量守恒有 CmolgMM故选 7032 4 22 8 16 15321 0 八 巧用换元 例 8 已知正丁烷的二氯取代物有 6 种同分 异构体 则其八氯取代物的同分异构体有 A 6 种 B 8 种 精品文档 21欢迎下载 C 10 种 D 12 种 解析 将正丁烷八氯取代物的化学式 C4H2Cl8中的氢原子和氯原子互换 即得到正丁 烷二氯取代物的化学式 C4H8Cl2 所以它们的同 分异构体数目相等 故选 A 九 巧用假设组成 例 9 甲醛与某单烯烃的混合物中氧的质量 分数为 x 则碳的质量分数为 无法计算 D 4 3 C 7 x 1 B 7 x 6 1 A x 解析 因为甲醛的化学式为 CH2O 烯烃的化 学式为 CH2 n 所以假设混合物 O 和 CH2 组成 故 w CH2 1 x 则混合物中 w C 1 x 12 14 故选 A 十 巧用差量 例 10 10 mL 某种气态烃 在 50 mL O2 中完 全燃烧得到液态水和 35 mL 混合气体 所有气 体均在相同条件下测定 则该气态烃为 A 甲烷 B 乙烷 C 丙 烷 D 丙烯 解析 设该气态烃为 CxHy 则 精品文档 22欢迎下载 35 mL10 5010mL 4 y 11 O 1 H 2 y xCO O 4 y xHC 222yx 体积减少 得 y 6 气态烃完全燃烧 故 50 mL O2完全反应或剩 余 即 50mL 10 mL x y 4 0 6 5 3 y x 即 故选 B D 十一 巧用十字交叉 例 11 甲烷和乙烯的混合气体 完全燃烧时 消耗相同状况下氧气的体积是混合气体的 2 4 倍 则甲烷和乙烯的体积比为 A 1 1 B 1 3 C 2 3 D 3 2 解析 1 mol CH4 完全燃烧耗 O2 3 mol 由 十字交叉法得 2 0 6 3 3 0 4 2 故选 D 十二 巧用变式求同 例 12 在常压和 100 条件下 把乙醇气化 为蒸气并和乙烯以任意比混合 其混合气体体 精品文档 23欢迎下载 积为 a L 完全燃烧需要消耗相同条件下的 O2 A 2a L B 2 5a L C 3a L D 无法计算 解析 将乙醇的化学式变为 C2H4 H2O 则其 与乙烯 C2H4完全燃烧消耗 O2相同 即 a L 混合 气体的耗 O2量与 a L 纯乙烯的耗 O2量相同 而 a L C2H4耗 O2量为 3a L 故选 C 十三 巧用极限 例 13 有一系列化合物按以下顺序排列 CH3CH CHCHO CH3CH CHCH CHCHO CH3 CH CH 3CHO 在该系列有机物中 分子中碳元素质量分数 的最大值接近于 A 95 6 B 92 3 C 85 7 D 75 0 解析 该系列有机物的通式为 CH3 CH 2nCHO 则碳的质量分数为 3 92 100 16 42 12 22 12 22 lim 100 16 42 12 22 12 22 nn n Cw nn n Cw n 其最大值为 故选 B 精品文档 24欢迎下载 十四 巧用极端假设 例 14 丙烯和某气态烃组成的混合气体 完 全燃烧时所需 O2的体积是混合气体的 5 倍 同 温同压下 则另一种气体烃是 A C4H8 B C3H4 C C2H6 D C2H4 解析 假设混合气体只含 C3H6 1 体积 C3H6 完全燃烧时需 x 体积 O2 5 2 9 1 O3H3COO 2 9 HC 22 点点 263 xx 1