由一道高考題想到的有機化合物分子式的求解

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高一 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

[2007 高考全國卷Ⅰ理科綜合12題]某有機化合物僅由碳、氫、氧三種元素組成,其相對分子質(zhì)量小于150。若已知其中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50 %,則分子中碳原子的個數(shù)最多為

A.4      B.5    C.6      D.7

解析:由題意知氧的原子量總和等于碳、氫原子量總和且小于75

含氧原子個數(shù)N(O)≤75÷M(O)=75÷16=4.6875

則當(dāng)N(O)取最大值時M=M(O)×N(O)÷50 %=16×4÷50 %=128

所以,M(C)+M(H)=M×50 %=64

含碳原子個數(shù)N(C)≤64÷M(C)=64÷16=5.33

所以,分子中碳原子的個數(shù)最多為5

當(dāng)碳原子數(shù)取最大值時該有機物的化學(xué)式為:C5H4O4,故選B

 

有些同學(xué)在做該題時運用數(shù)學(xué)不等式的知識求解,發(fā)揮數(shù)學(xué)在化學(xué)中的應(yīng)用,步驟復(fù)雜且易出現(xiàn)漏洞,在此需提醒大家的是化學(xué)就是化學(xué)里面不可能考大家太復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識。

 

有關(guān)有機化合物分子式或者有機物分子中含碳原子數(shù)的求解是近年高考命題的熱點之一。通常情況,這些題目只要掌握方法解起來并不難,現(xiàn)通過幾個具體的例子討論幾種不同的解題方法。

 

有機化合物是以碳為骨架的化合物,要求解有機化合物的分子式確定碳原子數(shù)目是關(guān)鍵步驟。

 

一、若知道有機化合物中只含有碳、氫兩種元素且知道化合物的相對分子量時,用相對分子質(zhì)量除以碳的相對原子質(zhì)量12所得結(jié)果的整數(shù)部分就是化合物分子中含碳原子數(shù)或含碳原子數(shù)減1,再根據(jù)所得結(jié)果中碳?xì)湓觽數(shù)比與烷烴相比既可得出結(jié)果。

 

例2.已知某烴類有機物相對分子質(zhì)量為72,求該化合物的分子式。

解:72÷12=6

由于是烴類化合物,所以含有碳?xì)鋬煞N元素在此氫的原子個數(shù)不可能為零,故含碳原子數(shù)為:6-1=5;含氫原子數(shù)為:(72-16×5)÷1=12

所以該化合物分子式為:C5H12

 

二、知道相對分子質(zhì)量且知道原子個數(shù)比時可直接列方程求解

 

例3.(2007年(天津卷)理科綜合能力測試27題)奶油中有一種只含C、H、O的化合物A。A可用作香料,其相對分子質(zhì)量為88,分子中C、H、O原子個數(shù)比為2:4:1。

(1)A的分子式為                                                        。

解:設(shè)該化合物的分子式為:(C2H4Ox

則:(12×2+1×4+16×1) x=88

解得x=2

即,A的分子式為:C4H8O2

例4.(2007年北京理綜25題)碳、氫、氧3種元素組成的有機物A,相對分子質(zhì)量為102,含氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%,分子氫原子個數(shù)為氧的5倍。

(1)A的分子式是                    。

解:氫原子個數(shù)為:102×9.8%÷1=10

則,氧原子個數(shù)為:10÷5=2

所以,碳原子個數(shù)為:(102-1×10-16×2)÷12=5

故A的分子式為:C5H10O2

 

三、若已知化合物的類型可直接根據(jù)通式解方程求解

 

例5.(2007年寧夏理科綜合31.化學(xué)選考題C.[化學(xué)—選修有機化學(xué)基礎(chǔ)])某烴類化合物A的質(zhì)譜圖表明其相對分子質(zhì)量為84,紅外光譜表明分子中含有碳碳雙鍵,核磁共振譜表明分子中只有一種類型的氫。

   (1)A的結(jié)構(gòu)簡式為         ;

解法1.①假設(shè)該化合物中只含有一個碳碳雙鍵,根據(jù)烯烴的通式CnH2n列方程得:

12n+2n=84

解得:n=6

②假設(shè)該化合物中只含有兩個碳碳雙鍵,根據(jù)二烯烴的通式CnH2n-2列方程得:

                         12n+2n-2=84(不合題意)

故A的分子式為:C6H12

根據(jù)題意A中的氫均為等效氫,得結(jié)構(gòu)式為:

 

        

解法2.

84÷12=7

同例2得碳原子個數(shù)為6;氫原子個數(shù)為12

余下解法同解法1.

以上就有機化合物分子式的求解的一般方法作了簡單概述,有關(guān)該方面的解題方法還有很多,希望大家在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真總結(jié)。

 


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