有机物分子式的确定方法

           湖北省宜昌市夷陵中学 (443000)     魏华平

掌握确定有机物分子式的能力，是高考说明和大纲的基本要求，是高中学生必须具备的能力之一。现通过实例来说明几种确定有机物分子式的思维方法。

一，“单位物质的量”法

根据有机物的摩尔质量（分子量）和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子个数，最后确定有机物分子式。

【例1】某化合物由碳、氢两种元素组成，其中含碳的质量分数为85.7%，在标准状况下11.2L此化合物的质量为14g，求此化合物的分子式.

解析：此烃的摩尔质量为Mr=14g÷=28g/mol

1 mol 此烃中碳原子和氢原子的物质的量分别为：

n(C)=28g×85.7%÷12g/mol=2mH)=28g×14.3%÷1g/mol=4mol

所以1mol此烃中含2 molC和4molH 即此烃的分子式为C2H4

二，最简式法

根据有机物各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比（最简式），然后结合该有机物的摩尔质量（或分子量）求有机物的分子式。

【例1】另解：由题意可知：C和H的个数比为 ：=1：2

所以此烃的最简式为CH2，设该有机物的分子式为（CH2）n 

由前面求得此烃的分子量为28可知14 n=28  n=2  即此烃的分子式为C2H4。

三，燃烧通式法

根据有机物完全燃烧反应的通式及反应物和生成物的质量或物质的量或体积关系利用原子个数守恒来求出1 mol有机物所含C、H、O原子的物质的量从而求出分子式。如烃和烃的含氧衍生物的通式可设为CxHyOz(Z=0为烃)，燃烧通式为

CxHyOz+（x+y/4－z/2）O2 → xCO2+y/2H2O

【例2】某有机物0.6g完全燃烧后生成448mL（标准状况）CO2和0.36g水。已知该物质的蒸气对氢气的相对密度为30,求有机物的分子式。

解析：该有机物的分子量为30×2=60

0.6g该有机物的物质的量为 = 0.01 mol  

n(CO2)= =0.0 n(H2O)= =0.02mol

由原子个数守恒可知n(C)=n(CO2)=0.02mol，n(H )=2n(H2O)=0.04mol

0.6g该有机物中m(c)= M(C) ×n(Ｃ) =12 g/mol×0.02mol =0.24g

m(H)= M(H) ×n(H) = 1 g/mol×0.04mol=0.04g 

m(O) = 0.6g－0.24g－0.04g=0.32g

CxHyOz  +（x+y/4－z/2）O2 → x CO2  + y/2H2O

 1                           x       y/2

   0.0.02 mol  0.02 mol

x=0.02 mol×1/0.0.02 mol×4/0.

 z=0.32g÷16g/mol÷0.01 mol =2所以该有机物的分子式为C2H4O2

四，平均值法

  根据有机混合物中的平均碳原子数或氢原子数确定混合物的组成。 

平均值的特征为：   C小≤≤C大         H小≤≤H大                 

   【例3】某混合气体由两种气态烃组成，取0.1 mol 该混合气态烃完全燃烧后得

4.48LCO2（标准状况）和3.6gH2O则这两种气体可能是（ ）

A．CH4和C3H8 ．CH4和C3H4 ．C2H4和C3H4         D．C2H2和C2H6

解析：由题意可知0.1 mol 该混合气态烃含碳原子的物质的量为：

n(c) =  n(CO2) =  = 0.2

含氢原子的物质的量n(H) = 2n(H2O) =2×= 0.4 mol

即1 mol该混合气态烃含碳原子的物质的量n(C) =2 mol  n(H) = 4mol

该混合气态烃的平均分子式为C2H4，根据平均值的特征可知选BD。

五，商余通式法（适用于烃类分子式的求法）

 根据烷烃（CnH2n+2），烯烃和环烷烃（CnH2n），炔烃和二烯烃（CnH2n－2），苯和苯的同系物（CnH2n－6）的通式可以看出这些烃类物质的分子中都有一个共同的部分为CnH2n，这部分的式量为14n，因此用烃的分子量除以14就可以得到分子所含碳原子数即n值，再根据余数就可以求得烃的分子式。其规律为：

  Mr/14能除尽，可推知为烯烃或环烷烃

  Mr/14余数为2，可推知为烷烃

  Mr/14差2可推知二烯烃或炔烃 

Mr/14差6可推知为苯或苯的同系物

【例4】某烃的相对分子量为106，求该烃的分子式。

解析：106/14差6能除尽即（106+6）/14=8所以该烃的分子式为C8H10

六，区间法

 根据有机物燃烧耗O2量的上下限值及有机物通式列出不等式进行求解确定其分子式。

【例5】常温下，在密闭容器中混有2ml气态烷烃和13mlO2，点燃爆炸，生成的只是气态产物，除去CO2和H2O后，又在剩余物中加入6mlO2，再进行爆炸重新得到的也只是气态产物，除得到CO2外，还剩余O2，试确定该烃的分子式。

解析：设烷烃的分子式为CnH2n+2，1ml完全燃烧时耗O2为（3n+1）/2ml,

2ml完全燃烧时耗O2为（3n+1）ml。由题意可知13＜3n+1＜13+6

即4＜n＜6  所以n =5  分子式为C5H12

七，讨论法

当反应物的相对用量不确定或条件不足时应根据有机物的状态或分子式中碳原子或氢原子数为正整数等这些条件来讨论有机物的分子式。

【例6】吗啡是严格查禁的毒品，吗啡分子中含碳71.58%，氢6.67%，氮4.91%，其余为氧元素。已知吗啡相对分子质量不超过300，试求吗啡的分子式

解析：该题初看起来条件不足无从下手，但仔细分析题意就会发现吗啡的分子量不超过300，氮原子的百分含量最小，原子个数最少。根据有机物中原子个数为正整数的特点，不妨先设吗啡分子中氮原子数为1，由题意可知吗啡的分子量为：14/4.91% = 285 < 300，如果氮原子数大于1，很显然吗啡的分子量会超过300不符合题意。因此可以确定吗啡的分子量为285，该分子中所含N、C、H、O个数分别为：N（N）=1，N（C）=285×71.58%÷12=17， N（H）=285×6.67%÷1=19，N（O）=285×16.84%÷16=3。故吗啡的分子式为C17H19NO3。