《等效氢原子与同分异构体判断》.docx

等效氢原子与同分异构体判断有机物燃烧中的定量因素及规律例析 有机物燃烧的规律是中学有机化学基础中的常见题型，也是高考化学中的热点内容,该类试题中出现较多的是给出反应物或生成物之间的定量关系,进行求解相关问题。现将其归纳总结如下： 一、有机物的质量一定时： 1、质量相同的有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定，则有机物中含碳或氢的质量分数一定；若混合物总质量一定，不论按何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2或H2O的物质的量保持不变，则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同。 2、质量相同的有机物燃烧时耗氧量相同，则两者的关系为：同分异构体 或 最简式相同 例1、下列各组混合物中，不论二者以什么比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时生成CO2的质量也一定的是 A甲烷、辛醛 B乙炔、苯乙烯 C甲醛、甲酸甲酯 D苯、甲苯 解析：混合物总质量一定，不论按什么比例混合，完全燃烧后生成CO2的质量保持不变，要求混合物中各组分含碳的质量分数相同。B、C中的两组物质的最简式相同，碳的质量分数相同，A中碳的质量分数也相同，所以答案为D。 例2、分别取等质量的甲烷和A、B(某饱和一元醛)、C(某稠环芳香烃含氧衍生物),若它们完全燃烧,分别生成了物质的量相同的CO2 .则: A的分子式为_;B的分子式为_，C的分子式为_(C的分子式有多种可能,只写分子量最小的一种)。 写出符合上述要求时，CH4和A、B、C的分子组成必须满足的条件是_。 解析：A、B、C中的碳的质量分数与甲烷中相同,中A、B的分子式只要结合醇、醛的通式就可以求出答案。稠环芳香烃中最简单的是萘，通过增加氧原子维持含碳的质量分数不变可推出C .的通式推导抓住每少16个氢原子增加一个氧原子即可。 答案：(1)A.C9H20O B.C8H16O C.C10H8O2 (2)CnH4n-16mOm 二、有机物的物质的量一定时： 1、比较判断耗氧量的方法步聚：若属于烃类物质，根据分子中碳、氢原子个数直接比较；若属于烃的含氧衍生物，先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成H2O或CO2的形式，即将含氧衍生物改写为CxHy·(H2O)n或CxHy·(CO2)m或CxHy·(H2O)n·(CO2)m形式,再按比较CxHy的耗氧量。 2、有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定，则有机物中碳原子或氢原子的个数一定；若混合物总物质的量一定，不论按何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2或H2O的量保持不变，则混合物中各组分中碳或氢原子的个数相同。 例3、相同物质的量的下列有机物，充分燃烧，消耗氧气量相同的是 AC3H4和C2H6 BC3H6和C3H8O CC3H6O2和C3H8O DC3H8O和C4H6O2 解析：A中C3H4的耗氧量相当于C2H8,B、C、D中的C3H8O可改写为C3H6·(H2O),C中的C3H6O2可改为C3H2·(H2O)2,D中的C4H6O2可改为C3H6·(CO2),显然答案为B、D。 例4、有机物A、B只可能烃或烃的含氧衍生物,等物质的量的A和B完全燃烧时,消耗氧气的量相等,则A和B的分子量相差不可能为(n为正整数) A.8n B.14n C.18n D.44n 解析： A中的一个碳原子被B中的四个氢原子代替，A和B的分子量相差8的倍数,即答案A。 如果A和B的分子组成相差若干个H2O或CO2 ，耗氧量也不变，即分别对应答案C和D。 三、有机物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比一定时： 有机物完全燃烧时,若生成的CO2和H2O的物质的量之比为a：b,则该有机物中碳、氢原子的个数比为a：2b，该有机物是否存在氧原子，有几个氧原子，还要结合燃烧时的耗氧量或该物质的摩尔质量等其他条件才能确定。 例5、某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1：1，由此可以得出的结论是 A该有机物分子中C：H：O原子个数比为1：2：1 B分子中C:H原子个数比为1：2 C有机物必定含O D无法判断有机物是否含O 答案：B、D 例6A为烃、B为烃的含氧衍生物。由等物质的量的A和B组成的混合物0.05 mol在0.125 mol的氧气中完全燃烧，生成0.1 mol CO2和0.1 mol H2O。试通过计算回答： (1) 从分子式角度看，该混合物组成有几种可能，写出各组混合物的分子式 。 (2) 另取一定量的A和B完全燃烧，将其以任意物质的量比混合，且物质的量之和一定； 若耗氧量一定，则A、B的分子式分别是 、 。 若生成的CO2、H2O的物质的量一定，则A、B的分子式分别是 、 。 (3) 另取a mol 的任意比混合的A和B的混合物，在过量的氧气中完全燃烧。 若耗氧量为定值，则该值为 mol(用含a的代数式表示)。 若生成物CO2的物质的量为定值，则生成物水的质量范围为 。 解析：2CxHyOz5O2 ® 4CO24H2O，平均式为C2H4O a 25 a 最大：CxH6Oz ® 3H2O 最小：CxH2Oz ® H2O a 3a a a 答案：(1) CH4和C3H4O2；C2H6和C2H2O2；C2H4和C2H4O2；C2H2和C2H6O2；C3H6和CH2O2；CH4O和C3H4O (2) C2H2； C2H6O2 C2H4；C2H4O2 (3) 2.5 a (18 a 54 a ) g 四、一定量的有机物完全燃烧,生成的CO2和消耗的O2的物质的量之比一定时： 1.生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况 例7.某有机物的蒸气完全燃烧时，需要三倍于其体积的O2，产生二倍于其体积的CO2，则该有机物可能是(体积在同温同压下测定) AC2H4 BC2H5OH CCH3CHO DCH3COOH 解析：产生的CO2与耗氧量的体积比为2：3，设该有机物为1mol,则含2mol的C原子，完全燃烧时只能消耗2mol的氧气，剩余的1mol氧气必须由氢原子消耗，所以氢原子为4mol,即该有机物可以是A，从耗氧量相当的原则可知B也正确。答案为A、B。 2.生成的CO2的物质的量等于消耗的O2的物质的量的情况：符合通式Cn·(H2O)m 3.生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况 若CO2和O2体积比为43 ,其通式为(C2O)n ·(H2O)m。 若CO2和O2体积比为21 ，其通式为(CO)n ·(H2O)m。 例8化合物CO、HCOOH、OHCCOOH(乙醛酸)分别燃烧时， 消耗的O2和生成的CO2的体积比都是12，后两者的分子式可以分别看成(CO)(H2O)和(CO)2(H2O)。也就是说， 只要分子式符合(CO)n ·(H2O)m(n、m均为正整数)的各种有机物，它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比总是12。 现有一些只含C、H、O三种元素的有机物，它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比是34。 (1) 在这些有机物中，相对分子质量最小的化合物的分子式是_； (2) 某两种碳原子数相同的上述有机物，若它们的相对分子质量分别为a和b(ab，则 ba必定是_(填一个数字)的整数倍； (3) 在这些有机物中有一种化合物，它含有两个羧基，取0.2625 g 该化合物恰好能跟25.00 mL 0.1000 mol / L的NaOH溶液完全中和，由此可以计算得知该化合物的相对 分子质量应是_，并可推导出它的分子式应是_。 解析：已知V(O2)V(CO2)34，按试题所给信息的方法，将分子式分解成(H2O)m部分和只含C和O的残基R部分。R中C和O的比率可计算如下： 令残基R为CxOy，则按题意CxOyzO2xCO2，由于反应前氧的原子数相等，以及题设V(O2)V(CO2)34，可得两式： y 2z 2x zx=34解得：x2y。因此，这一类有机物的分子式可以写成(C2O)n(H2O)m，m、n均为正整数。 (1) 若n1，m1，则分子式是C2O·H2O或C2H2O2，根据该分子式可以写出相应合理的结构简式：OHCCHO(乙二醛)，该答案成立。 (2) 若两个化合物C原子数相同，即n为一定值，差别仅为m值，则由差值(H2O)m可见，其分子式之差值必为H2O分子量18的整数倍。 (3) 由于题设化合物含有2个残基，因此它的摩尔质量应该是0.2625g0.1000mol/L´0.025L×2 210 g / mol，若分子含2个C，HOOCCOOH，不符合(C2O)n(H2O)m通式，不合理。若分子含4个C，(C2O)n部分分子量是12×416×280 g / mol，用210减它，剩下130 g / mol不是18的整数倍，不合理。若分子含6个C，(C2O)n部分分子量是12×616×3120 g / mol，用210减它，剩下90 g / mol，它是18的5倍，即m5，由此可得分子式(C2O)3(H2O)5 ，即C6H10O8，即为所求。根据分子式可以得出相应的合理的结构简式： (葡萄糖二酸等)，所以该答案合理。 另解：对于(1)，(xy4z2)x34，得xyz0，讨论：当z1时，x1，y1；x2，y0，皆不成立。当z2时，xy4，由于y不能为奇数，故x也不能为奇数；只能x2，y2，即分子式为C2H2O2。或CxOy3O24CO2，得：2(C2O)。对于(3)，有40n18m210，m5，n3。 答：(1)C2H2O2 (2)18 (3)210 C6H10O8