有機(jī)計算解題技法

穆玉鵬

在高考中，有機(jī)化學(xué)計算是考查的重點(diǎn)，是教學(xué)大綱和高考考試說明的基本要求，是高中學(xué)生必須具備的能力之一.現(xiàn)把有機(jī)計算題型及解法歸結(jié)如下，供廣大讀者參考.

一、確定有機(jī)物分子式

常用方法：最簡式法、摩爾計算法、燃燒通式法、差量法、十字交叉法等.

例1某有機(jī)物組成中含碳54.5%， 含氫9.1%，其余為氧.又知其蒸氣在標(biāo)況下的密度為3.94 g/L，試求其分子式.

解法1最簡式法

有機(jī)物分子中C、H、O原子個數(shù)比：C∶H∶O=54.5%/12：9.1%/1：36.4%/16=2∶4∶1

最簡式為C2H4O，設(shè)分子式為：（C2H4O）n.

又因為其摩爾質(zhì)量為：22.4 L/mol×3.94 g/L=88 g/mol

故其分子式為：C4H8O2

解法2摩爾計算法

因為該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量為：

3.94 g/L×22.4 L/mol=88 g/mol

所以1 mol該有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量為：

n（C）=（1 mol×88 g/mol×54.5%）/12 g/mol=4 mol

n（H）=（1 mol×88 g/mol×9.1%）/1 g/mol=8 mol

n（O）=（1 mol×88 g/mol×36.4%）/16 g/mol=2 mol

所以該有機(jī)物的分子式為C4H8O2

評注解法1，根據(jù)有機(jī)物各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出分子組成中各元素的原子個數(shù)之比（最簡式），然后結(jié)合該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（或相對分子質(zhì)量）求有機(jī)物的分子式.解法2，根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量（分子量）和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，推算出1 mol有機(jī)物中各元素原子的物質(zhì)的量，從而確定分子中各原子個數(shù)，最后確定有機(jī)物分子式.

例2標(biāo)準(zhǔn)狀況下10 mL某氣態(tài)烷烴跟80 mL過量的氧氣混合， 通入一個容積為90 mL的密閉容器中點(diǎn)火爆炸后， 恢復(fù)到原狀態(tài)， 測得的壓強(qiáng)為原來的55.56%.求烷烴的分子式？

解法1燃燒通式法

CnH2n+2+3n+12O2點(diǎn)燃nCO2+（n+1）H2O （標(biāo)況下水為液態(tài)）

1 mL 3n+12mL n mL

10 mL x 10n mL

110=3n+12xx=5（3n+1）mL

依據(jù)題意

80-5（3n+1）+10n10+80×100%=55.56%n=5

∴烷烴的分子式為C5H12

解法2差量法

根據(jù)反應(yīng)前后壓強(qiáng)變化， 通過差量法解題求有機(jī)物分子式

CnH2n+2+3n+12O2點(diǎn)燃

1 mol

10 mol

nCO2+（n+1）H2O（液態(tài)）Δn減小

1+3n+12-n（mol）

（10+80）·（1-55.56%）（mol）

110=n+3240n=5

∴烷烴分子式為C5H12

評注解法1，根據(jù)有機(jī)物燃燒通式列入已知量，根據(jù)比例式直接求出未知量.解法2，列舉差量，將“差量”看作化學(xué)方程式右端的一項，將已知差量與化學(xué)方程式中的對應(yīng)差量列成比例，其他解題步驟與按化學(xué)方程式列比例解題完全一樣.

例3相同狀況下9 L甲烷與6 L某烯烴混合， 所得混合氣體的密度等于相同條件下氧氣的密度， 計算該烯烴的分子式.

解法十字交叉法

相同條件下ρ混合氣ρO2=Mr混合氣MrO2 （密度之比等于分子量之比）

Mr混合氣=MrO2=32（依據(jù)題意）Mr（CH4）=16

烯烴Mr=14n（CnH2n）

321614n14n-321614n-3216=96n=4

烯烴的分子式為C4H8

評注十字交叉法是進(jìn)行二組分混和物平均量與組分量計算的一種簡便方法.凡可按M1n1+M2n2=（n1+n2）計算的問題，均可用十字交叉法進(jìn)行計算，式中，（n1+n2）表示混和物的某平均量，M1、M2則表示兩組分對應(yīng)的量.如表示平均分子量，M1、M2則表示兩組分各自的分子量，n1、n2表示兩組分在混和物中所占的份額，n1：n2表示兩組分物質(zhì)的量之比.

二、有機(jī)物耗氧量的比較

1.比較等物質(zhì)的量有機(jī)物燃燒耗氧量大小

例41 mol下列有機(jī)物充分燃燒耗氧量最小的是（ ）.

A.C3H4B.C2H5OHC.CH3OHD.CH3CH3

解法1有機(jī)物燃燒的反應(yīng)方程式CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2xCO2+y/2 H2O，x+y/4-z/2的值分別為：A.4B.3C.1.5D.3.5

解法2改寫分子式

A.C3H4

B.C2H5OH——C2H4·H2O

C.CH3OH——CH2·H2O

D.C2H6

答案應(yīng)為：C

評注解法1，根據(jù)分子式CXHYOZ計算x+y/4-z/2，該值越大有機(jī)物的耗氧量越多.解法2，改寫分子式，若是烴則1 mol C與4 mol H耗氧量相等；若是烴的含氧衍生物，則觀察分子式，看是否可把分子式中的C、H、O寫成“CO2”或“H2O”形式，在比較剩余C、H的耗氧量即可.

2.比較等質(zhì)量烴燃燒耗氧量大小

例5質(zhì)量相等的下列物質(zhì)完全燃燒時耗氧量最大的是（ ）.

A.C6H6 B.C2H6 C.C3H8 D.C7H12

解析12 g C燃燒耗氧氣1 mol，12 g H2燃燒耗氧氣3 mol；即等質(zhì)量的C和H燃燒耗氧：H>C.把烴分子式改寫為CHX形式，CHX式中X值越大烴分子中H質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，烴燃燒耗氧量越大.

A.C6H6——CH B.C2H6——CH3

C.C3H8——CH8/3D.C7H12——CH12/7

所以，耗氧量最大是C2H6.

評注等質(zhì)量時，12 g C消耗32 g O2，4 g H消耗32 g O2，因此，烴中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高消耗O2越多.現(xiàn)把分子式CxHy改寫成CHy/x的形式，y/x越大，消耗O2越多.

三、混和物組成成份的確定

常用方法：燃燒通式法、平均值法、差量法、討論法和這些方法的綜合運(yùn)用.

例6有兩種飽和一元醇組成的混合物0.9172 g；該混合物跟足量鈉反應(yīng)生成22.4 mL氫氣（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則兩種醇的分子式分別為（ ）.

A. C2H5OHC3H7OHB. C3H7OHCH3OH

C. CH3OHC2H5OHD. C3H7OHC4H9OH

解法中間值法

2ROH+2Na2RONa+H2↑

故混合醇的物質(zhì)的量為：

0.0224 L22.4 L/mol×2=0.02 mol

其平均分子量為： 0.91720.02=45.86

說明混合物是由分子量大于45.86的醇和分子量小于45.86的醇所組成，由此推斷答案只能是B、C.

評注已知a、b、c存在a

例7a mL A、B、C三種氣態(tài)烴的混合物跟足量氧氣混合點(diǎn)燃后， 恢復(fù)到原常溫常壓狀態(tài)， 氣體體積共縮小了2a mL， 那么A、B、C三種烴可能是（）.

A.CH4、C2H6、C3H8B.C2H4、C2H2、CH4

C.CH4、C2H4、C3H4 D.C2H6、C3H6、C4H6

解法差量法、平均值法 燃燒通式法

設(shè)混合氣態(tài)烴平均分子組成CxHy.

CxHy+（x+y4）O2點(diǎn)燃xCO2+y2H2O（液態(tài)）ΔV減少

1 mL1+x+y4-x（mL）

a mL 2a mL

1a=1+y42a∴y=4

滿足n（H）=4 mol合理

A.n（H）>4 molB. n（H）<4 mol

C.n（H）=4 mol D.n（H）=6 mol

∴選C.

評注根據(jù)有機(jī)物燃燒通式，利用差量法求得平均值，確定其取值范圍，即可選出正確選項.

例8常壓120℃將1 L CO和某烯烴組成的混合氣體與11 L過量的氧氣混合， 經(jīng)點(diǎn)燃充分反