有機物分子式確定的計算方法

有機物分子式的確定，即是確定有機物分子裡所含元素的種類及各原子的數目。有機物分子式的確定是有機物學習中，最為重要的知識點之一。關於確定有機物分子式的計算題目，也是有機物計算題目當中的重要考題之一。那麼，如何確定有機物的分子式呢？總體來講，先得確定有機物的組成元素，然後再確定各原子的數目從而確定有機物的分子式。下面筆者重點介紹一下在確定有機物分子式的計算當中的一些具體計算方法。

1、確定元素的組成

一般來說，有機物完全燃燒後，各元素對應的產物為C→CO2，H→H2O。若有機物完全燃燒後的產物只有CO2和H2O，則其組成的元素可能為C、H或C、H、O。欲判斷該有機物是否含有氧元素，首先應求出產物中CO2中的碳元素質量及H2O中的氫元素的質量，然後將這兩種元素的質量相加，再和原有機物的質量進行比較，若相等，則原有機物中不含氧元素，若不相等則原有機物中必定含有氧元素。

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在確定有機物的組成元素之後，接下來根據題目條件來最終確定這幾種元素構成的物質的分子式。在確定分子式進行計算的時候，通常可以採用以下幾種計算方法。

1 實驗式法（即最簡式法）

　　根據有機物的分子式為最簡式的整數倍，利用其相對分子質量及求得的最簡式便可確定其分子式。如烴的最簡式求法為： C:H =（碳的質量分數或碳的質量比/12）:（氫的質量分數或氫的質量比/1）= a:b（最簡整數比）

　　最簡式為CaHb，則分子式為（CaHb）n，n=M/（12a+b），其中M為烴的相對分子質量。

　　例1：某含C、H、O三元素的有機物，其C、H、O的質量比為6：1：8，該有機物蒸汽的密度是相同條件下的H2密度的30倍，求該有機物的分子式。

　　 【解析】該有機物中的C、H、O原子個數比為：6/12:1/1:8/16=1:2:1

　　 故其實驗式為CH2O，設其分子式為(CH2O)n，根據題意得：

　　12n+2n+6n=30×2n=2。則該有機物的分子式為C2H4O2。

　2 直接法

　　根據有機物的摩爾質量（或相對分子質量）和該有機物中各元素的質量分數（或質量之比）直接計算出1mol該有機物中各元素原子的物質的量，從而確定分子中的各原子個數來確定有機物的分子式。

　　 例2：某化合物由碳、氫兩種元素組成，其中含碳的質量分數為85.7%，在標準狀況下11.2 L此化合物氣體的質量為14g。求此化合物的分子式。

　　 【解析】此烴的摩爾質量為：

　　 M=14 g÷11.2 L/22.4 L・mol-1=28 g/mol

　　 1 mol此烴中碳原子和氫原子的物質的量分別為：

　　 n（C）=（1 mol×28 g・mol-1×85.7%）÷12 g/mol = 2 mol

　　 n（H）=（1 mol×28 g・mol-1×14.3%）÷1 g/mo l = 4 mol

　　 故此烴的分子式為C2H4。

　　3 守恆法

　　 利用反應前後參加反應物質的各元素原子跟反應後生成物的各元素原子守恆，求出有機物的分子式。

　　 例3：0.94 g某有機物在純氧中充分燃燒，可生成CO2 2.64 g，H2O 0.54 g，消耗O2 2.24 g。又知此有機物的式量為氫氣的47倍，求該有機物的分子式。

　　 【解析】因為有機物的摩爾質量為：

　　 47×2 g/mol=94 g/mol

　　 所以0.94 g該有機物的物質的量為0.01 mol。

　　 又因2.64 g CO2 即2.64 g/44 g・mol-1 = 0.06 mol

　　 0.54 g H2O 即0.54 g/18 g・mol-1= 0.03 mol

　　 2.24 g O2 即2.24 g/32 g・mol-1 = 0.07 mol

　　 則1 mol該有機物燃燒消耗O2 7 mol，生成CO2 6 mol，H2O 3 mol。

　　 故該有機物中含C：6 molH：3 mol×2=6 molO：6 mol×2＋ 3 mol×1－7 mol×2 ＝1 mol。

　　因此該有機物的分子式為C6H6O。

　4 燃燒方程式法

　　烴的含氧衍生物完全燃燒的化學方程式為：

　　CxHyOz + (x+y/4-z/2 ) O2xCO2+ y/2 H2O 上式中若z＝0，即為烴燃燒的通式。

　　例4：某烴的蒸氣完全燃燒生成的CO2比水蒸氣少1體積（在同溫同壓下測定），0.1 mol該烴完全燃燒的產物被鹼石灰吸收，鹼石灰增重39 g，求該烴的分子式。

　　 【解析】設烴的分子式為CmHn，完全燃燒的反應為：CmHn+（m+n/4）O2→m CO2+n/2 H2O

　　 依題意①CO2比水蒸氣少1體積，②鹼石灰增重39g為CO2和H2O的質量和。得方程組

　　 n/2 �m =1

　　 0.1m×44+0.1×n/2×18=39

　　 解得：m=6，n=14。因此該烴的分子式為C6H14

5 商餘法（只適用於烴的分子式的求法）

　　 根據烷烴（CnH2n+2）、烯烴和環烷烴（CnH2n）、炔烴和二烯烴（CnH2n-2）、苯和苯的同系物（CnH2n-6）分子中都有一個共同部分，這部分的相對分子質量為14n。因此用烴的相對分子質量除以14就可以得到分子所含的碳原子數n的值，再根據餘數就可以求出烴的分子式。其規律為：

　　 ①M/14能除盡，可推知為烯烴或環烷烴，其商為碳原子數。

　　 ②M/14餘數為2，可推知為烷烴，其商為碳原子數, 氫原子數為2n+2。

　　 ③M/14差2能除盡，可推知為炔烴或二烯烴，其商為碳原子數。

　　 ④M/14差6能除盡，可推知為苯或苯的同系物，其商為碳原子數。

　　 ⑤對含多個苯環的烴可用M/12法。

　　 a. M/12得整數商和餘數，商為可能的最大碳原子數，餘數為最小的氫原子數。

　　 b. M/12的餘數為0或碳原子數≥6時，將碳原子數依次減少一個即增加12個氫原子，直到飽和為止。

　　 例5：寫出相對分子質量為128的烴的分子式。

　　 【解析】用M/14法：128/14=9……2，則為烷烴C9H20；

　　 用M/12法：128/12=10……8，則烴分子式為C10H8，為萘。

　　 有機物分子式的確定是有機化學計算的主要內容，方法不一，要結合實際，靈活處理。方能收到最好的效果。

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關鍵字: CO2 元素 H2O