化学有机分子式确定

1、有机物分子式求解方法较多，现归纳如下。一、“单位物质的量”法根据有机物的摩尔质量（或相对分子质量）和有机物中各元素的质量分数（或质量比），求算出1 mol该有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中的各原子个数来确定有机物的分子式。例某化合物由碳、氢两种元素组成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下11.2 L此化合物气体的质量为14 g。求此化合物的分子式。解答：此烃的摩尔质量为：M=14 g÷11.2 L/22.4 L·mol-1=28 g/mol 1 mol此烃中碳原子和氢原子的物质的量分别为：n（C）=（1 mol×28 g·mol-1

2、×85.7%）÷12 g/mol = 2 moln（H）=（1 mol×28 g·mol-1×14.3%）÷1 g/mo l = 4 mol故此烃的分子式为C2H4。二、最简式法（实验式法）先求出有机物中各元素原子个数比，然后根据该有机物的摩尔质量或相对原子质量求出分子式。上面例题另解：N（C）N（H）=（85.7%/12）（14.3%/1）=12此烃的最简式为CH2,设分子式为（CH2）n有14n=28 ,n=2因此烃的分子式为C2H4。三、燃烧通式法例1体积某烃的蒸气完全燃烧生成的CO2比水蒸气少1体积（在同温同压下测定），0.1

3、 mol该烃完全燃烧的产物被碱石灰吸收，碱石灰增重39 g，求该烃的分子式。解答：设烃的分子式为CmHn，完全燃烧的反应为：CmHn+（m+n/4）O2m CO2+n/2 H2O依题意CO2比水蒸气少1体积，碱石灰增重39 g为CO2和H2O的质量和。得方程组n/2 -m=1 0.1m×44+0.1×n/2×18=39解得：m=6，n=14。因此该烃的分子式为C6H14四、商余法（只适用于烃的分子式的求法）根据烷烃（CnH2n+2）、烯烃和环烷烃（CnH2n）、炔烃和二烯烃（CnH2n-2）、苯和苯的同系物（CnH2n-6）分子中都有一个共同部分，这部分的相对分子

4、质量为14n。因此用烃的相对分子质量除以14就可以得到分子所含的碳原子数n的值，再根据余数就可以求出烃的分子式。其规律为：M/14能除尽，可推知为烯烃或环烷烃，其商为碳原子数。M/14余数为2，可推知为烷烃，其商为碳原子数, 氢原子数为2n+2。M/14差2能除尽，可推知为炔烃或二烯烃，其商为碳原子数。M/14差6能除尽，可推知为苯或苯的同系物，其商为碳原子数。对含多个苯环的烃可用M/12法。a. M/12得整数商和余数，商为可能的最大碳原子数，余数为最小的氢原子数。b. M/12的余数为0或碳原子数6时，将碳原子数依次减少一个即增加12个氢原子，直到饱和为止。例写出相对分子质量为128的烃的

5、分子式。解答：用M/14法：128/14=92，则为烷烃C9H20；用M/12法：128/12=108，则烃分子式为C10H8，为萘。五、守恒法利用反应前后参加反应物质的各元素原子跟反应后生成物的各元素原子守恒，求出有机物的分子式。例0.94 g某有机物在纯氧中充分燃烧，可生成CO2 2.64 g，H2O 0.54 g，消耗O2 2.24 g。又知此有机物的式量为氢气的47倍，求该有机物的分子式。解答：因为有机物的摩尔质量为：47×2 g/mol=94 g/mol所以0.94 g该有机物的物质的量为0.01 mol。又因2.64 g CO2 即2.64 g/44 g·mol

6、-1 = 0.06 mol0.54 g H2O 即0.54 g/18 g·mol-1= 0.03 mol2.24 g O2 即2.24 g/32 g·mol- 1 = 0.07 mol则1 mol该有机物燃烧消耗O2 7 mol，生成CO2 6 mol，H2O 3 mol。故该有机物中含C：6 mol H：3 mol×2=6 mol O：6 mol×2 3 mol×17 mol×2 1 mol。因此该有机物的分子式为C6H6O。六、区间法根据有机物反应的某个量的上下限值及有关通式列出不等式进行求解确定分子式。例常温下，在密闭容器中混有

7、2 mL气态烷烃和10 mL O2点火爆炸，生成的只是气态产物，除去其中的CO2和H2O，又在剩余物中加入5 mL O2，再进行一次爆炸，重新得到的只是气态产物，除得到CO2外，还剩余O2，试确定该烃的分子式。解答：设烷烃的分子式为CnH2n+2，则1 mL CnH2n+2完全燃烧时耗O2为(3n+1)/2 mL则有10< 3n+1< 10+5 即3< n<5因为n为正整数，故n=4，即分子式为C4H10。七、讨论法当反应物的相对用量不确定或条件不足时应根据有机物分子中的碳原子、氢原子要符合化合价组成原则或某种特定性质要求，加上C、H原子数要为正整数，然后进行讨论来确定

8、有机物的分子式。例25 某气态烃与O2混合，在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25 ，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器几乎成为真空。该烃的分子式可能为（ ）。AC2H4 B. C2H6 C. C3H6 D. C3H8 解析：设该烃的分子式为CxHy。则CxHy +（x+y/4）O2 x CO2 + y/2 H2O由题意可知，烃和O2的物质的量之和应为CO2的物质的量的2倍，即1+（x+y/4）=2x，得 x=1+y/4讨论：当y=4时，x=2；当y=6时，x=2.5不合题意；当y=8时，x=3。故正确答案为A、D。有些习题用一般解法很繁琐或无法解题，须用特殊方法求解。现分别举

9、例说明如下：一. 比例法利用燃烧消耗O2及产物CO2和H2O体积比（相同状况下）可确定碳、氢、氧最简整数比；利用有机物蒸气、CO2和水蒸气体积比（相同状况下）可确定一个分子中含碳、氢原子的个数。例1. 某烃完全燃烧时，消耗的O2与生成CO2的体积比是4：3，该烃能使酸性KMnO4溶液褪色，不能使溴水褪色，则该烃的分子式可能为（）A. C3H4 B. C7H8 C. C9H12 D. C8H10分析：烃燃烧的产物为CO2和H2O，两者所含氧之和应与消耗的O2一致，若消耗O2 4mol，则有CO2 3mol，且生成2mol H2O，故C：Hn(CO2)：2n(H2O)3：4。因为不知烃的式量，由此

10、比例只能写出最简式C3H4，符合该最简式的选项有A和C，又由烃的性质排除A。答案为C。二. 差量法解题时由反应方程式求出一个差量，由题目已知条件求出另一个差量，然后与方程式中任一项列比例求解。例2. 常温常压下，20mL某气态烃与同温同压下的过量O2 70mL混合，点燃爆炸后，恢复到原来状况，其体积是50mL，求此烃可能的分子式。分析：已知反应前后气体体积，可用差量法求解。因题中未告诉烃的种类，故求出答案后，要用烃的各种通式讨论并检验。设烃的分子式是CxHy，则：1 20 90mL50mL可得：y4若烃为烷烃，即CH4；若烃为烯烃，即C2H4；若烃为炔烃，即C3H4。检验：20mL CH4或C

11、2H4分别充分燃烧需O2体积均小于70mL，符合题意，而20mL C3H4充分燃烧需O2体积大于70mL，与题意不符。所以，此气态的分子式可能是CH4或C2H4。三. 区间法根据有机物燃烧耗O2量的上下限值及有机物通式列出不等式进行求解确定其分子式。例3. 常温下，在密闭容器中混有2mL气态烷烃和13mL O2，点火爆炸，生成的只是气态产物，其中除CO2和H2O外，还剩余气态烷烃。又在剩余物中加入6mL O2，再进行一次爆炸，重新得到的只有气态产物，除得到CO2外，还剩余O2，试确定该烃的分子式。分析：设烷烃的分子式为CnH2n+2，则1mL CnH2n+2完全燃烧时耗O2为，则有即，所以n5，即分子式为C5H12。四. 平均值法根据有机混合物中的平均碳原子数或平均氢原子数确定混合物组成平均值。A. CH4和C3H8 B. CH4和C3H4C. C2H4和C3H4 D. C2H2和C2H6分析：4.48L CO20.2mol CO20.2mol C3.6g H2O0.2mol H2O0.4mol H即混合气体烃的故符合平均值特征的有B和D。五. 讨论法当反应物的相对用量不确定或条件不足时应根据有机分子式中的碳原子或氢原子数的特点进行讨论来确定未知有机物的分子式。例5