例談?dòng)袡C(jī)物分子式的確定

◇ 江蘇 陳松強(qiáng)

有機(jī)合成是高考選考題之一，有機(jī)物分子式的確定是有機(jī)合成重要的突破口，解題過程中可以通過商余法、實(shí)驗(yàn)式法、討論法等確定有機(jī)物分子式.

1 商余法

1.1 除以14法

將烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14(即CH2的相對(duì)分子質(zhì)量)，最大的商為烴中CH2原子團(tuán)的個(gè)數(shù)，余數(shù)為氫原子個(gè)數(shù)，即Mr÷14＝n(商為CH2原子團(tuán)的個(gè)數(shù))……m(余數(shù)為氫原子個(gè)數(shù))，如表1所示.

表1

1.2 除以12法

Mr÷12＝n(商為碳原子數(shù))……m(余數(shù)為氫原子個(gè)數(shù))，烴的分子式為CnHm；再減少1個(gè)碳原子，氫原子數(shù)增加12，烴的分子式為Cn－1Hm＋12.

例1某烴的相對(duì)分子質(zhì)量為128，求該烴的分子式.

分析烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以14時(shí)，要考慮氫原子每減少12，碳原子數(shù)增加1個(gè)；烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以12時(shí)，要考慮碳原子數(shù)每減少1個(gè)，氫原子個(gè)數(shù)增加12的情況.

解法1分子式為C9H20.將氫原子數(shù)減少12，則碳原子數(shù)增加1個(gè)，分子式為C10H8；

解法2分子式為C10H8.將碳原子個(gè)數(shù)減少1 個(gè)，則氫原子數(shù)增加12 個(gè)，分子式為C9H20.

2 實(shí)驗(yàn)式法

根據(jù)物質(zhì)組成元素的質(zhì)量比或各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算出各元素原子個(gè)數(shù)比，即實(shí)驗(yàn)式.再結(jié)合有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量或摩爾質(zhì)量，確定有機(jī)物的分子式.

例2某烴A 對(duì)氫氣的相對(duì)密度為36，已知該烴中碳?xì)鋬煞N元素的質(zhì)量比為5∶1，確定該烴的分子式為.

分析各元素的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)除以該元素的相對(duì)原子質(zhì)量，得到各元素原子個(gè)數(shù)比就是該有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)式.該烴的C、H 元素的質(zhì)量比為5∶1，物質(zhì)的量之比為，該烴的最簡(jiǎn)式為C5H12；對(duì)氫氣的相對(duì)密度為36，則相對(duì)分子質(zhì)量為36×2＝72，設(shè)該有機(jī)物的分子式為(C5H12)n，則(12×5＋1×12)×n＝72，n＝1，該烴的分子式為C5H12.

3 討論法

知道了有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量范圍，可通過討論的方式確定有機(jī)物的分子式.

例33種烴A、B、C，烴C 分子中最簡(jiǎn)單的一價(jià)烴基取代烴B 分子中的所有氫原子得到烴A.烴A、B、C具有下列性質(zhì)：①烴A 不能使Br2的CCl4溶液和酸性KMnO4溶液褪色，一氯代物只有1種.②B完全燃燒，生成CO2和H2O 的物質(zhì)的量之比為2∶1，相對(duì)分子質(zhì)量介于26和78之間.③飽和鏈烴C常溫下呈氣態(tài)，其同分異構(gòu)體不超過2種，二溴代物有3種.請(qǐng)回答下列問題：

分析知道烴中碳、氫原子個(gè)數(shù)比和烴的相對(duì)分子質(zhì)量，可用討論的方法確定分子式.飽和鏈烴C 通常情況下呈氣態(tài)，同分異構(gòu)體不超過2種，為丁烷(戊烷的同分異構(gòu)體有3種)；C 的二溴代物有3種，則C為異丁烷，二溴代物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CHBr2CH(CH3)2、CH2BrCBr(CH3)2、CH2BrCH(CH3)CH2Br；C 為 異丁烷CH(CH3)3，最簡(jiǎn)單烴基為－CH3；B 完全燃燒，生成CO2和H2O 的物質(zhì)的量之比為2∶1，B 的分子式可表示為(CH)n，相對(duì)分子質(zhì)量介于26 和78 之間，即26＜13n＜78，2＜n＜6，烴分子中氫原子個(gè)數(shù)為偶數(shù)，B的分子式為C4H4；有機(jī)物A 可視為烴B分子中的所有氫原子被烴C 分子中最簡(jiǎn)單的烴基取代而得到的，B的分子式為C4H4，則A 為C4(CH3)4，則A 的分子式為C8H12.