有机计算中常用的几种方法wo
不饱和度的计算
不饱和度及其应用不饱和度又称为“缺氢指数”,用希腊字母Ω来表示,顾名思义,它是反映有机物分子不饱和程度的量化标志。
烷烃分子中饱和程度最大,规定其Ω=0,其它有机物分子和同碳原子数的开链烷烃相比,每少2个H,则不饱和度增加1;计算有机物的不饱和度有二种方式:一、根据化学式计算:烃的分子式为C x H y,则如果有机物为含氧衍生物,因氧为2价, C=O与C=C“等效”,所以在进行不饱和度的计算时可不考虑氧原子,如CH2=CH2、C2H4O、C2H4O2的Ω为1,氧原子“视而不见”。
有机物分子中卤原子—X以及-NO2、—NH2等都视为相当于H原子(如:C2H3Cl的不饱和度为1)。
对于碳的同素异形体,可以把它看成y等于0的烃来计算,即:例如:C70的=71同分异构体的分子式相同,所以同分异构体的不饱和度也相同,因此只需注意双键数、三键数和环数,无需数H原子数.不饱和度()又称缺H指数,有机物每有一不饱和度,就比相同碳原子数的烷烃少两个H 原子,所以,有机物每有一个环,或一个双键(),相当于有一个不饱和度,相当于2个,相当于三个。
利用不饱和度可帮助推测有机物可能有的结构,写出其同分异构体。
常用的计算公式:二、根据结构计算:不饱和度 = 双键数 + 三键数×2 + 环数(注:苯环可看成是三个双键和一个环)(注意环数等于将环状分子剪成开链分子时,剪开碳碳键的次数...........................,双键包括碳氧双键等)如:1、单烯烃和环烷烃的:Ω=1(二烯烃:Ω=2);2、CH3-C≡CH:Ω=2(:Ω=2)3、:Ω=4(可以看成一个环与三个双键构成):Ω=7*4、立体封闭多面体型分子:Ω=面数—1:Ω=5 :Ω=2不饱和度的应用:(1)已知结构式较复杂有机物的化学式;(2)已知分子式判断其中可能含有的官能团及其数量(Ω大于4的应先考虑可能含苯环).(3)辅助分析同分异构体(同分异构体间不饱和度相同)例题1:求降冰片烯的分子式例题2:右图是一种驱蛔虫药——山道年的结构简式,试确定其分子式为____________。
有机合成反应机理的研究方法
有机合成反应机理的研究方法有机化学是研究碳基化合物的合成、结构、性质和反应的学科,而有机合成反应机理的研究则是有机化学的核心内容之一。
了解反应机理对于合成新的有机化合物、优化反应条件以及提高反应效率具有重要意义。
本文将介绍一些常用的有机合成反应机理研究方法。
一、实验方法1. 反应动力学研究反应动力学研究是研究反应速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的关系。
通过测定反应速率随时间的变化,可以推断出反应的速率方程和反应机理。
常用的实验方法包括测定反应物浓度的变化、测定反应物消失速率和产物生成速率等。
2. 标记试剂法标记试剂法是通过引入标记原子或分子来追踪反应物的转化路径。
常用的标记试剂包括同位素标记试剂、放射性标记试剂和稳定同位素标记试剂等。
通过分析标记试剂在反应过程中的转化情况,可以推断出反应的机理和路径。
3. 反应中间体的观察反应中间体是指在反应过程中生成但不参与最终产物的化合物。
通过观察和分析反应中间体的性质和反应行为,可以推断出反应的机理和反应路径。
常用的观察方法包括质谱、红外光谱、核磁共振等。
二、计算方法1. 密度泛函理论密度泛函理论是一种基于量子力学的计算方法,用于计算分子体系的电子结构和性质。
通过计算反应物和过渡态的能量和几何结构,可以推断出反应的机理和反应路径。
密度泛函理论在有机合成反应机理研究中得到了广泛应用。
2. 分子力学模拟分子力学模拟是一种基于经典力学的计算方法,用于模拟分子系统的结构和性质。
通过构建反应物、过渡态和产物的分子模型,可以模拟反应过程并推断出反应的机理和反应路径。
分子力学模拟在有机合成反应机理研究中具有重要的应用价值。
三、理论方法1. 量子化学计算量子化学计算是一种基于量子力学的计算方法,用于计算分子体系的能量、几何结构和反应性质。
通过计算反应物、过渡态和产物的能量和几何结构,可以推断出反应的机理和反应路径。
量子化学计算在有机合成反应机理研究中发挥着重要的作用。
有机化合物的计算
有机化合物的计算1、确定元素的组成一般来说,有机物完全燃烧后,各元素对应的产物为C→CO2,H→H2O。
若有机物完全燃烧后的产物只有CO2和H2O,则其组成的元素可能为C、H或C、H、O。
欲判断该有机物是否含有氧元素,首先应求出产物中CO2中的碳元素质量及H2O中的氢元素的质量,然后将这两种元素的质量相加,再和原有机物的质量进行比较,若相等,则原有机物中不含氧元素,若不相等则原有机物中必定含有氧元素。
2、确定分子式在确定有机物的组成元素之后,接下来根据题目条件来最终确定这几种元素构成的物质的分子式。
在确定分子式进行计算的时候,通常可以采用以下几种计算方法。
方法一、实验式法(即最简式法)根据有机物的分子式为最简式的整数倍,利用其相对分子质量及求得的最简式便可例1:某含C、H、O三元素的有机物,其C、H、O的质量比为6:1:8,该有机物蒸汽的密度是相同条件下的H2密度的30倍,求该有机物的分子式【解析】该有机物中的原子个数比为故其实验式为CH2O,设其分子式为(CH2O)n,根据题意得:。
则该有机物的分子式为C2H4O2。
方法二、单位物质的量法根据题目中的已知条件,确定有机物的元素组成后,直接求出1mol该有机物中各元素原子的物质的量,即可推算出分子式。
若给出一定条件下该有机物气体的密度(或相对密度)及各元素的质量分数,则求解分子式的基本途径为:密度(或相对密度)→M→1mol有机物气体中各元素原子的物质的量→分子式。
例2:6.2 g某有机物A完全燃烧后,生成8.8 g CO2和5.4 g H2O,并测得该有机物的蒸汽与H2的相对密度是31,求该有机物的分子式。
【解析】分别根据C、H的质量守恒求得A中的C、H质量分别为m(C)=2.4 g, m(H)=0.6 gm(C)+ m(H)= 3 g<6.2 g所以有机物A中含有O元素,且m(O)=6.2 g-3 g=3.2 g。
因为M(A)=31×2 g/mol=62 g/mol,故1 mol A中各元素原子的物质的量分别为则该有机物的分子式为C2H6O2。
有机物分子的不饱和度计算方法与应用
名山一中郑文楷625100一、不饱和度的概念不饱和度又称缺氢指数,即有机物分子中与碳原子数相等的开链烷烃相比较,每减少2个氢原子,则有机物的不饱和度增加1,用Ω表示。
二、不饱和度的一般计算方法1.根据有机物的化学式计算(1)若有机物的化学式为CxHy则(2)若有机物为含氧化合物,因为氧为二价,C=O与C=C“等效”,所以在进行不饱和度的计算时可不考虑氧原子,如CH2=CH2、C2H4O、C2H4O2的Ω为1。
氧原子”视而不见”推导:设化学式为CxHyOz-------------CxHy-z(OH)z ,由于H、OH都是一价在与碳原子连接,故分子式等效为CxHy。
(3)若有机物为含氮化合物,设化学式为CxHyNz-------------CxHy-2z (NH2)z,由于—H、—NH2都是一价在与碳原子连接,故分子式等效为CxHy-z (4)按照该法可以推得其它有机物分子的不饱和度(5)有机物分子中的卤素原子取代基,可视作氢原子计算Ω。
如:C2H3Cl的不饱和度为1,其他基团如-NO2、-NH2、-SO3H等都视为氢原子。
(6)碳的同素异形体,可将它视作Ω=0的烃。
如C60(7)烷烃和烷基的不饱和度Ω=02.非立体平面有机物分子,可以根据结构计算,Ω=双键数+叁键数×2+环数如苯:Ω=3+0×2+1=4 即苯可看成三个双键和一个环的结构形式。
注意..环数等于将环状分子剪成开链分子时,剪开碳碳键的次数.........................。
3.立体封闭有机物分子(多面体或笼状结构)不饱和度的计算,其成环的不饱和度比面数少数1。
如立方烷面数为6,Ω=6-1=5三、不饱和度的应用1、求较复杂有机物的化学式例:是一种驱蛔虫药--山道年的结构简式,试确定其分子式为____________。
解析:从结构图中可见,分子中有14个碳原子,3个氧原子,又有3个环和4个双键。
Ω=7氢原子数为2n+2-2Ω=2×14+2-2×7=16∴化学式为C14H16O32、知道了一种烃的不饱和度,就可以推测它可能的结构。
确定有机物分子式的常用方法
确定有机物分子式的常用方法作者:武丽红来源:《新课程·中学》2011年第08期研究物质的组成是化学研究的重要任务之一,而通过计算求出有机物的化学式则是高中学生必须掌握的基本技能。
现总结出了下列几种确定有机物分子的常用方法,便于高中学生学习和掌握。
1.直接法直接求出1 mol有机物分子中各元素原子的物质的量,即可推出分子式。
如给出一定条件下气体的密度(或相对密度)及各元素的质量比,求算分子式途径:密度(或相对密度)→摩尔质量→1 mol气体分子中各元素原子的物质的量→分子式。
2.实验式法已知有机物分子中各元素的质量比或质量分数及有机物的摩尔质量,确定化学式。
根据各元素的质量比或质量分数确定其实验式,分子式为实验式的整数倍,再根据摩尔质量可确定化学式。
如,最简式为CaHb,则分子式为(CaHb)n,其中,n=摩尔质量/(12a+b)。
3.商余法用烃的相对分子质量除以12,商为碳原子数,余数为氢原子数。
对于衍生物可先用相对分子质量减去C、H以外元素原子的总的相对原子质量,剩余的仍按上述方法进行。
若遇到余数为0或过小,即氢原子数不合理,可以减少1个碳原子增加12个氢原子的方法来变通。
如相对分子质量为124的烃,124/12=10,余4。
C10H4不合理,应该为C9H16。
4.平均值法当烃为混合物时,一般是先假设平均分子式,根据条件求出平均组成,利用平均值的含义确定各种可能混合烃的分子式,有时也利用平均相对分子质量来确定可能的组成,此时,采用十字交叉法计算较为简捷。
(1)两混合烃,若其平均相对分子质量小于或等于26,则该烃中必含有甲烷。
(2)两混合气态烃,充分燃烧后,生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积,则原混合烃中必含有CH4,若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的量,则必含有C2H2。
(3)若混合烃气体与足量的氧气充分燃烧后,温度在100 ℃以上,总体积保持不变,则原混合烃中的氢原子平均数为4;若体积扩大,氢原子平均数大于4;若体积缩小,氢原子平均数小于4,即必含有C2H2。
有机物综合计算的常用方法
有机物综合计算的常用方法按照进行计算的原理或依据,可将中学化学计算大致分为化学式的计算、化学方程式的计算、概念计算等。
我们经常将化学式的计算和化学方程式的计算融合在一起来综合求解有机物的分子式或结构简式。
这类计算种类繁多,解题得途径也多。
现讲解以下几种方法以便大家进行计算。
1、比例法利用燃烧产物CO2和H2O的体积比(相同状况下)可确定碳、氢最简整数比;利用有机物蒸气、CO2和水蒸气体积比(相同状况下)可确定一个分子中含碳、氢原子的个数。
若有机物为烃,利用前者只能写出最简式,利用后者可写出分子式。
2、差量法解题时由反应方程式求出一个差量,由题目已知条件求出另一个差量,然后与方程式中任一项列比例求解,运用此法,解完后应将答案代入检验。
3、十字交叉法若已知两种物质混合,且有一个平均值,求两物质的比例或一种物质的质量分数或体积分数,均可用十字交叉法求解。
这种解法的关键是确定求出的是什么比。
4、平均值法常见的给出平均值的量有原子量、式量、密度、溶质的质量分数、物质的量浓度、反应热等。
所谓平均值法就是已知混合物某个量的一个平均值,要用到平均值确定物质的组成、名称或种类等。
该方法的原理是:若两个未知量的平均值为a,则必有一个量大于a,另一个量小于a,或者两个量相等均等于a。
方法演习例1. 某烃完全燃烧时,消耗的氧气与生成的CO2体积比为4∶3,该烃能使酸性高锰酸钾溶液退色,不能使溴水退色,则该烃的分子式可能为( )。
A.C3H4B.C7H8C.C9H12D.C8H10答案:C烃燃烧产物为CO2和H2O,两者所含氧之和应与消耗的氧气一致,若消耗O24mol,则有CO23mol,水中含氧原子:8mol-6mol=2mol即生成2molH2O,故C∶H=nCO2∶2nH2O=3∶4。
因为不知烃的式量,由此比例只能写出最简式C3H4,符合该最简式的选项有A和C,又由烃的性质排除A。
例2. 常温常温下,20ml某气态烃,与同温同压下过量的氧气70毫升混合,点燃爆炸后,恢复到原来状况,其体积为50毫升,求此烃可能的分子式。
有机化学中的计算方法汇总
1、有机物化学式的确定(1)确定有机物的式量的方法①根据标准状况下气体的密度ρ,求算该气体的式量:M= 22.4ρ(标准状况)②根据气体A对气体B的相对密度D,求算气体A的式量:M A = D M B③求混合物的平均式量:M = m(混总)/n(混总)④根据化学反应方程式计算烃的式量。
⑤应用原子个数较少的元素的质量分数,在假设它们的个数为1、2、3时,求出式量。
(2)确定化学式的方法①根据式量和最简式确定有机物的分子式。
②根据式量,计算一个分子中各元素的原子个数,确定有机物的分子式。
③当能够确定有机物的类别时。
可以根据有机物的通式,求算n值,确定分子式。
①据混合物的平均式量,推算混合物中有机物的分子式。
(3)确定有机物化学式的一般途径(4)有关烃的混合物计算的几条规律①若平均式量小于26,则一定有CH4②平均分子组成中,l < n(C) < 2,则一定有CH4。
③平均分子组成中, 2 < n(H) < 4,则一定有C2H2。
2、有机物燃烧规律及其运用O H 2CO O )4(H C 222mn m n m n 点燃OH 2CO O )24(O H C 222m n x m nxm n 点燃(1)物质的量一定的有机物燃烧规律一:等物质的量的烃m n H C 和mm n 5H C ,完全燃烧耗氧量相同。
[45)()4()(4m m n m m m n m n]规律二:等物质的量的不同有机物mn H C 、x m n )CO (H C 2、x m n )O H (H C 2、y x m n )O H ()CO (H C 22(其中变量x 、y 为正整数),完全燃烧耗氧量相同。
或者说,一定物质的量的由不同有机物m n H C 、x m n )CO (H C 2、x m n )O H (H C 2、y x m n )O H ()CO (H C 22(其中变量x 、y 为正整数)组成的混合物,无论以何种比例混合,完全燃烧耗氧量相同,且等于同物质的量的任一组分的耗氧量。
有机化学中的计算方法汇总
1、有机物化学式的确定(1)确定有机物的式量的方法①根据标准状况下气体的密度ρ,求算该气体的式量:M= 22.4ρ(标准状况)②根据气体A对气体B的相对密度D,求算气体A的式量:M A = D M B③求混合物的平均式量:M = m(混总)/n(混总)④根据化学反应方程式计算烃的式量。
⑤应用原子个数较少的元素的质量分数,在假设它们的个数为1、2、3时,求出式量。
(2)确定化学式的方法①根据式量和最简式确定有机物的分子式。
②根据式量,计算一个分子中各元素的原子个数,确定有机物的分子式。
③当能够确定有机物的类别时。
可以根据有机物的通式,求算n值,确定分子式。
①据混合物的平均式量,推算混合物中有机物的分子式。
(3)确定有机物化学式的一般途径(4)有关烃的混合物计算的几条规律①若平均式量小于26,则一定有CH4②平均分子组成中,l < n(C) < 2,则一定有CH4。
③平均分子组成中,2 < n(H) < 4,则一定有C2H2。
2、有机物燃烧规律及其运用O H 2CO O )4(H C 222m n m n m n +++−−−→−点燃O H 2CO O )24(O H C 222m n x m n x m n +-++−−−→−点燃(1)物质的量一定的有机物燃烧规律一:等物质的量的烃m n H C 和m m n 5H C -,完全燃烧耗氧量相同。
[45)()4()(4mm n m m m n m n +-=++-=+] 规律二:等物质的量的不同有机物m n H C 、x m n )CO (H C 2、x m n )O H (H C 2、y x m n )O H ()CO (H C 22(其中变量x 、y 为正整数),完全燃烧耗氧量相同。
或者说,一定物质的量的由不同有机物m n H C 、x m n )CO (H C 2、x m n )O H (H C 2、y x m n )O H ()CO (H C 22(其中变量x 、y 为正整数)组成的混合物,无论以何种比例混合,完全燃烧耗氧量相同,且等于同物质的量的任一组分的耗氧量。
有机肥有机质含量测定方法
有机肥有机质含量测定方法有机肥的有机质含量是指有机肥中可分解的有机物质含量,也是评价有机肥质量的重要指标之一。
有机质含量的测定方法有多种,常用的方法包括化学测定方法和物理测定方法。
本文将详细介绍几种常用的测定有机肥有机质含量的方法。
一、烧失剩余法烧失剩余法是一种最常用的测定有机质含量的方法。
该方法的原理是将有机肥进行高温燃烧,然后计算燃烧后样品中的无机残渣的质量,由此推算有机质的含量。
具体操作步骤如下:1.取一定质量的有机肥样品,放入预先烘干好的烧杯中。
2.将烧杯放入已预热好的高温炉或燃烧器中,在高温下燃烧样品,使之完全炭化。
3.将烧杯从炉中取出,并放入已冷却到室温的干燥器中,使其冷却至恒定质量。
4.称量烧杯及冷却后的样品质量,计算无机灰分的质量差值即为有机质含量。
二、酸解碱滴定法酸解碱滴定法是另一种常用的测定有机质含量的方法。
该方法的原理是将有机肥样品先经酸解,使有机质转化为无机酸,然后再用稀碱溶液滴定,测定所需酸的用量,从而计算出有机质的含量。
具体操作步骤如下:1.取一定质量的有机肥样品,放入酸性溶液中(如硫酸或盐酸),进行酸解反应,使有机质转化为无机酸。
2.酸解反应结束后,用稀盐酸逐滴滴入,使酸度达到中性,然后再滴定迈锂酸(NaOH)溶液,记录滴定所需的酸量。
3.根据滴定所需的酸量计算样品中的有机质含量。
三、元素分析法元素分析法是一种较为准确的测定有机质含量的方法。
该方法通过测定有机肥样品中碳、氢、氮等元素的含量,从而计算有机质的含量。
具体操作步骤如下:1.取一定质量的有机肥样品,进行样品的预处理,如磨粉、烘干等,以提高测定精度。
2.将处理后的样品放入元素分析仪器中进行燃烧,从而测定有机肥样品中碳、氢、氮等元素的含量。
3.根据元素含量计算有机质的含量,如将碳含量乘以2,即可得到有机质含量的近似值。
四、光谱分光法光谱分光法是一种快速、无损测定有机质含量的方法。
该方法利用有机质在特定波长下的吸收特性,通过测量样品对特定波长的光线的吸光度,从而计算有机质的含量。
有机物计算经验规律总结
有机物计算经验规律总结有机物计算类型繁多,复杂,在计算中要逐渐总结出一些规律,尽量使计算简单化。
一、烃的化学式和结构式的确定1、烃的化学式确定途径2、结构式确定:由化学式和烃的性质确定二、烃燃烧规律烃类燃烧可用一个通式表示。
O H y xCO O y x H C y x 2222)4(+−−→−++点燃 1、耗氧量规律(1)等物质的量的烃完全燃烧时,耗氧量决定于)4(y x +的值,越大,耗氧越多。
(2)等质量的烃完全燃烧时,耗氧量决定于xy 的值,越大,耗氧越多。
即化简为CH x ,x 越大,耗氧越多。
这与含氢量有关,等质量的氢耗氧量大于碳。
(3)等质量的最简式相同(不是通式相同)的烃完全燃烧,耗氧量相同。
2、气体体积变化规律(1)烃完全燃烧生成气态水。
当烃分子中y =4,则燃烧前后气体体积不变;当y >4,燃烧后气体体积增大;当y <4,燃烧后气体体积减小。
(2)烃完全燃烧生成液态水:烃完全燃烧后气体总体积减小。
1体积烃完全燃烧,气体总体积减小41y +。
例1:下列气体物质(或混合物)各a mol ,在O 2中完全燃烧,燃烧前后体积不变的有( ),燃烧前大于燃烧后的体积有( ),燃烧前小于燃烧后的体积有( )。
(温度均在120℃以上)A 、C 2H 4B 、C 2H 2与C 2H 4C 、C 2H 2与C 3H 6(1 :1)D 、CH 4与C 3H 8(1 :1)E 、C 2H 4与C 3H 4三、已知烃的式量推测烃的化学式设烃的化学式为C n H 2n+a ,式量为M 。
①M/14,余2能除尽(即a=2),则为烷烃,商为碳原子数n 。
②M/14,能除尽(即a=0),则为烯烃或环烷烃,商为碳原子数n 。
③M/14,差2能除尽(即a= -2),则为炔烃或二烯烃,商为碳原子数n 。
④M/14,差6能除尽(即a= -6),则为苯或苯的同系物,商为碳原子数n 。
例:分子量为128的烃其分子式为 。
有机物分子式求解的几种方法
有机物分子式求解的几种方法有机化合物是由碳、氢和少量其他元素构成的化合物。
确定有机化合物的分子式是进行有机化学研究和化学合成的基础。
在有机化学中,有几种常用的方法可以用来求解有机物的分子式。
一、元素分析法元素分析法是一种常用的确定有机物分子式的方法。
该方法通过测量样品中元素含量的百分比,然后根据化学计量比例计算出有机物的分子式。
元素分析法的基本原理是根据化学计量的法则,不同的有机化合物中元素的含量必须符合一定的比例。
二、质谱法质谱法是一种通过测量化合物中各个原子的质量谱图来确定分子式的方法。
该方法基于质量-电荷比对化合物中不同原子的质量进行鉴定。
通过质谱仪的分析,可以得到有机物分子的碎片质谱图,并通过分析质谱图来确定有机物的分子式。
三、红外光谱法红外光谱法是一种通过测量有机物在红外光谱范围内的吸收谱来确定分子式的方法。
有机化合物中不同官能团会在特定的波数范围内吸收红外辐射,通过分析红外光谱图谱可以确定有机物中存在的官能团,从而判断有机物的结构和分子式。
四、核磁共振法核磁共振法是一种通过测量有机物中核自旋的共振频率来确定分子式的方法。
该方法基于有机物中不同核自旋的磁场环境不同而产生的共振信号。
通过核磁共振谱图,可以确定有机物中各个原子的化学位移,进而得到有机物的分子式和结构。
以上是几种常用的有机物分子式求解方法,每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中,可以根据化合物的性质和研究目的选择合适的方法进行求解,以获得准确的分子式和结构信息。
有机物的分子式求解是有机化学研究的重要一步,对于化学合成和性质研究具有重要意义。
有机计算解题技法
有机计算解题技法作者:穆玉鹏来源:《中学生理科应试》2015年第03期在高考中,有机化学计算是考查的重点,是教学大纲和高考考试说明的基本要求,是高中学生必须具备的能力之一.现把有机计算题型及解法归结如下,供广大读者参考.一、确定有机物分子式常用方法:最简式法、摩尔计算法、燃烧通式法、差量法、十字交叉法等.例1某有机物组成中含碳54.5%,含氢9.1%,其余为氧.又知其蒸气在标况下的密度为3.94 g/L,试求其分子式.解法1最简式法有机物分子中C、H、O原子个数比:C∶H∶O=54.5%/12:9.1%/1:36.4%/16=2∶4∶1最简式为C2H4O,设分子式为:(C2H4O)n.又因为其摩尔质量为:22.4 L/mol×3.94 g/L=88 g/mol故其分子式为:C4H8O2解法2摩尔计算法因为该有机物的摩尔质量为:3.94 g/L×22.4 L/mol=88 g/mol所以1 mol该有机物中各元素原子的物质的量为:n(C)=(1 mol×88 g/mol×54.5%)/12 g/mol=4 moln(H)=(1 mol×88 g/mol×9.1%)/1 g/mol=8 moln(O)=(1 mol×88 g/mol×36.4%)/16 g/mol=2 mol所以该有机物的分子式为C4H8O2评注解法1,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(或相对分子质量)求有机物的分子式.解法2,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2标准状况下10 mL某气态烷烃跟80 mL过量的氧气混合,通入一个容积为90 mL的密闭容器中点火爆炸后,恢复到原状态,测得的压强为原来的55.56%.求烷烃的分子式?解法1燃烧通式法CnH2n+2+3n+12O2点燃nCO2+(n+1)H2O (标况下水为液态)1 mL 3n+12mL n mL10 mL x 10n mL110=3n+12xx=5(3n+1)mL依据题意80-5(3n+1)+10n10+80×100%=55.56%n=5∴烷烃的分子式为C5H12解法2差量法根据反应前后压强变化,通过差量法解题求有机物分子式CnH2n+2+3n+12O2点燃1 mol10 molnCO2+(n+1)H2O(液态)Δn减小1+3n+12-n(mol)(10+80)·(1-55.56%)(mol)110=n+3240n=5∴烷烃分子式为C5H12评注解法1,根据有机物燃烧通式列入已知量,根据比例式直接求出未知量.解法2,列举差量,将“差量”看作化学方程式右端的一项,将已知差量与化学方程式中的对应差量列成比例,其他解题步骤与按化学方程式列比例解题完全一样.例3相同状况下9 L甲烷与6 L某烯烃混合,所得混合气体的密度等于相同条件下氧气的密度,计算该烯烃的分子式.解法十字交叉法相同条件下ρ混合气ρO2=Mr混合气MrO2 (密度之比等于分子量之比)Mr混合气=MrO2=32(依据题意)Mr(CH4)=16烯烃Mr=14n(CnH2n)321614n14n-321614n-3216=96n=4烯烃的分子式为C4H8评注十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法.凡可按M1n1+M2n2=(n1+n2)计算的问题,均可用十字交叉法进行计算,式中,(n1+n2)表示混和物的某平均量,M1、M2则表示两组分对应的量.如表示平均分子量,M1、M2则表示两组分各自的分子量,n1、n2表示两组分在混和物中所占的份额,n1:n2表示两组分物质的量之比.二、有机物耗氧量的比较1.比较等物质的量有机物燃烧耗氧量大小例41 mol下列有机物充分燃烧耗氧量最小的是().A.C3H4B.C2H5OHC.CH3OHD.CH3CH3解法1有机物燃烧的反应方程式CxHyOz+(x+y/4-z/2)O2xCO2+y/2 H2O,x+y/4-z/2的值分别为:A.4B.3C.1.5D.3.5解法2改写分子式A.C3H4B.C2H5OH——C2H4·H2OC.CH3OH——CH2·H2OD.C2H6答案应为:C评注解法1,根据分子式CXHYOZ计算x+y/4-z/2,该值越大有机物的耗氧量越多.解法2,改写分子式,若是烃则1 mol C与4 mol H耗氧量相等;若是烃的含氧衍生物,则观察分子式,看是否可把分子式中的C、H、O写成“CO2”或“H2O”形式,在比较剩余C、H的耗氧量即可.2.比较等质量烃燃烧耗氧量大小例5质量相等的下列物质完全燃烧时耗氧量最大的是().A.C6H6B.C2H6C.C3H8D.C7H12解析12 g C燃烧耗氧气1 mol,12 g H2燃烧耗氧气3 mol;即等质量的C和H燃烧耗氧:H>C.把烃分子式改写为CHX形式,CHX式中X值越大烃分子中H质量分数越大,烃燃烧耗氧量越大.A.C6H6——CHB.C2H6——CH3C.C3H8——CH8/3D.C7H12——CH12/7所以,耗氧量最大是C2H6.评注等质量时,12 g C消耗32 g O2,4 g H消耗32 g O2,因此,烃中H的质量分数越高消耗O2越多.现把分子式CxHy改写成CHy/x的形式,y/x越大,消耗O2越多.三、混和物组成成份的确定常用方法:燃烧通式法、平均值法、差量法、讨论法和这些方法的综合运用.例6有两种饱和一元醇组成的混合物0.9172 g;该混合物跟足量钠反应生成22.4 mL氢气(标准状况),则两种醇的分子式分别为().A. C2H5OHC3H7OHB. C3H7OHCH3OHC. CH3OHC2H5OHD. C3H7OHC4H9OH解法中间值法2ROH+2Na2RONa+H2↑故混合醇的物质的量为:0.0224 L22.4 L/mol×2=0.02 mol其平均分子量为: 0.91720.02=45.86说明混合物是由分子量大于45.86的醇和分子量小于45.86的醇所组成,由此推断答案只能是B、C.评注已知a、b、c存在a例7a mL A、B、C三种气态烃的混合物跟足量氧气混合点燃后,恢复到原常温常压状态,气体体积共缩小了2a mL,那么A、B、C三种烃可能是().A.CH4、C2H6、C3H8B.C2H4、C2H2、CH4C.CH4、C2H4、C3H4D.C2H6、C3H6、C4H6解法差量法、平均值法燃烧通式法设混合气态烃平均分子组成CxHy.CxHy+(x+y4)O2点燃xCO2+y2H2O(液态)ΔV减少1 mL1+x+y4-x(mL)a mL 2a mL1a=1+y42a∴y=4满足n(H)=4 mol合理A.n(H)>4 molB. n(H)C.n(H)=4 molD.n(H)=6 mol∴选C.评注根据有机物燃烧通式,利用差量法求得平均值,确定其取值范围,即可选出正确选项.例8常压120℃将1 L CO和某烯烃组成的混合气体与11 L过量的氧气混合,经点燃充分反。
有机计算总结教师版
有机计算总结教师版
一.有机计算
有机计算是一门新兴的研究领域,它集成了数学、物理、化学、计算机科学等学科,把计算机的威力利用起来,研究有机物质的性质、结构及相互作用规律,以及设计、合成和表征有机化合物。
它借助计算机技术可以实现快速、有效的分析、设计和优化有机分子。
有机计算将计算机技术与有机分子这两者融合在一起,试图开发出精确、有效的有机化合物设计方法。
二.有机计算的技术
1.理论模拟技术:理论模拟技术是有机计算的核心技术,它通过数值计算来模拟有机分子的性质、结构及相互作用规律。
其中,密度泛函理论是理论模拟技术的基石,它能够准确描述有机分子的各种分子性质和相互作用。
2.数据驱动和机器学习技术:数据驱动和机器学习技术是有机计算中一种比较新的技术,它通过收集海量的实验数据,建立起有机化合物的模型,用来预测其在变换中的性质与行为;而机器学习技术则可以在实验建模的基础上,建立更复杂的模型来模拟有机分子的复杂行为。
三.有机计算的应用
1.药物设计和合成:有机计算能够快速、准确地预测新药分子的性质,从而可以有效地设计、合成新药。
剪断法计算有机物的不饱和度(Ω)
剪断法计算有机物的不饱和度(Ω)不饱和度,又称缺氢指数或者环加双键指数,是有机物分子不饱和程度的量化标志,用希腊字母Ω表示。
与饱和烃及其衍生物相比,分子中每减少2个一价原子(如H、Cl),对应分子结构就多出1个不饱和度,分子结构中就多出一个双键或增加1个环.这里所指的双键相当于1个不饱和度,它包含碳碳、碳氮、氮氮、碳氧双键;叁键相当于2个不饱和度,它包含碳碳、碳氮叁键;环相当于1个不饱和度,它包含三元环、四元环、五元环等等。
不饱和度可以根据公式来计算,如下:在实际运用中,学生要记住计算不饱和度的公式,还要分情形使用,存在不便的地方。
推荐一种“剪断法”来快速判断有机物分子中的不饱和度:我们把有机物的结构简式看做一张剪纸,用“剪刀”把双键,三键,环状结构“剪断”,让碳链以单键连接,可以剪几下,就是有机物分子的不饱和度。
不饱和度还可以根据有机物结构来计算,如下:每个环、π键各将不饱和度增加1一个双键(烯烃、亚胺、羰基化合物等)贡献一个不饱和度。
一个叁键(炔烃、腈等)贡献两个不饱和度。
一个环(如环烷烃)贡献一个不饱和度。
环烯烃贡献2个不饱和度。
一个苯环贡献4个不饱和度。
单键对不饱和度不产生影响,因此烷烃的不饱和度是0(所有原子均已饱和)。
例子:丙烯的不饱和度为1,乙炔的不饱和度为2,环己酮的不饱和度为2。
不饱和度在推断有机化合物结构时非常有用。
根据不饱和度,可以快速确定化合物的结构是否正确;根据不饱和度可以推测所研究的化合物中可能存在的环、双键、和叁键,但不能给出环或者双键或者叁键各自的确切数目和位置,可以推断出环和双键以及两倍叁键(即叁键算2个不饱和度)的数目总和,最终结构需要借助于核磁共振(NMR),质谱和红外光谱(IR)以及其他的信息来确认;根据不饱和度可以运用到有机物同分异构体书写、判断中。
不饱和度在有机化学中具体应用如下:1、根据不饱和度个数求氢原子个数2、根据氢原子个数求不饱和度3、根据不饱和度分析有机物分子式4、根据不饱和度写有机物的结构简式例1、2014年全国卷Ⅱ38.[化学—选修5:有机化学基础](15分)立方烷()具有高度的对称性、高致密性、高张力能及高稳定性等特点,因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。
有机不饱和度的计算公式
有机不饱和度的计算公式一、氢发生法(定性)氢发生法是一种相对简单的定性分析方法,通过观察化合物与氢气反应的现象来判断有机化合物中是否含有不饱和部分。
实验步骤:1.将有机化合物溶解在溶剂中,放入密闭容器内。
2.向容器中加入一部分铁屑和盐酸。
3.观察容器内的气体产生情况,若有气泡产生,则说明有机化合物中存在不饱和部分。
这种方法不能定量计算不饱和度,只能判断有机化合物中是否存在不饱和结构。
二、苯胺值(含氮量)苯胺值是一种常用的定量分析方法,通过测定有机化合物中的含氮量来计算有机不饱和度。
苯胺值计算公式:苯胺值(mg/100g)= (V2 - V1) × N × 1000 / m其中,V1是有机化合物试样消耗的标定溶液体积(mL);V2是空白试样消耗的标定溶液体积(mL);N 是标定溶液的浓度(mol/L);m是试样质量(g)。
根据苯胺试剂的溶解性和稳定性,该方法一般适用于不宜溶于其他溶剂的样品。
三、碘值法碘值法也是一种常用的定量分析方法,通过测定有机化合物与溴水(或碘水)反应的消耗量来计算有机不饱和度。
碘值计算公式:碘值(克/100g)=(V2-V1)×N×0.0127/m其中,V1是有机化合物试样消耗的标定溶液体积(mL);V2是空白试样消耗的标定溶液体积(mL);N 是标定溶液的浓度(mol/L);m是试样质量(g)。
这种方法适用于大部分水溶性样品,但是需要注意化合物中不宁的部分不能与溴水(或碘水)反应。
四、氧化度法氧化度法是一种较为精确的定量分析方法,通过测定有机化合物与氧化剂(如高锰酸钾)反应的氧化度来计算有机不饱和度。
氧化度计算公式:不饱和度(%)=([KMnO4]s-[KMnO4]v)×V×100/m其中,[KMnO4]s 是有机化合物试样消耗的氧化剂溶液浓度(mol/L);[KMnO4]v 是空白试样消耗的氧化剂溶液浓度(mol/L);V是氧化剂溶液的体积(L);m是有机化合物的质量(g)。
计算有机化学
计算有机化学计算有机化学,顾名思义,是指通过计算机程序和方法来研究有机化学的各种问题,如反应机理、分子构象、光学旋度等。
这种研究方法的出现,显著提高了有机化学研究的效率,同时也推动了化学计算的发展。
计算有机化学的步骤分为以下五步:第一步是分子构象搜索。
分子构象是指分子在三维空间中的不同构象,是分子性质和反应的决定因素。
通过计算机程序,可以搜索出分子所有可能的构象,从而找到最稳定的构象。
第二步是分子能量计算。
在分子构象搜索的基础上,需要计算每种构象的能量值。
通过能量计算,可以比较不同构象的稳定性,进一步确定最稳定的构象。
第三步是反应机理研究。
反应机理是指反应中不同反应物和产物的运动轨迹和能级变化,包括中间体的生成和消耗过程。
通过计算机模拟,可以预测不同反应途径的能垒、反应速率和选择性等关键参数,为合成优化和新反应的发现提供理论指导。
第四步是光学旋度预测。
最稳定的分子构象中有些是手性分子,可以引起光学旋光性。
通过计算机方法,可以预测手性分子的光学旋度大小和方向,为手性分离和纯度检验提供便利。
第五步是化学数据库建设。
随着计算有机化学研究的深入,需要建立庞大的化学数据库,包括分子结构、性质和反应数据。
这些数据可以用于分子设计、新材料研究和反应机理预测等方面。
总的来说,计算有机化学是现代化学研究中不可或缺的方法之一。
通过计算机程序的帮助,化学家们可以快速、准确地预测分子性质和反应行为,为实验研究提供重要的支持和指导。
未来,计算有机化学将进一步发展,为人类创造更多的科学价值。
有机物不饱和度的计算方法
有机物不饱和度的计算方法有机物的不饱和度是指分子中含有的双键或三键的数量和位置。
不饱和度越高,说明有机物分子中存在的双键或三键越多。
对于有机物的不饱和度的计算方法,主要有以下几种常用的方法。
一、化学方法1. 确定有机物的分子式。
通过分析有机物的元素组成和摩尔质量,可以得到有机物的分子式。
2. 确定有机物分子中的双键或三键的数量。
通过化学实验,例如氢化反应、加溴反应等,可以确定有机物中双键或三键的数量。
3. 计算不饱和度。
通过根据有机物分子中双键或三键的数量,与该有机物的分子式中碳原子的数量进行比较,可以计算出有机物的不饱和度。
二、光谱方法1. 红外光谱法。
通过对有机物的红外光谱进行分析,可以观察到有机物中C=C键和C≡C键的吸收峰,从而确定有机物中双键和三键的数量。
2. 紫外光谱法。
通过对有机物的紫外光谱进行分析,可以观察到有机物中π-π*电子跃迁的吸收峰,从而确定有机物中双键和三键的数量。
三、计算机辅助方法1. 分子力学方法。
通过计算机模拟的方法,可以预测有机物分子中的双键和三键的数量和位置。
这种方法可以在分子结构设计和有机合成中发挥重要的作用。
2. 量子化学方法。
通过量子化学计算的方法,可以精确计算出有机物分子中的双键和三键的数量和位置。
这种方法在理论研究和计算机辅助药物设计中得到广泛应用。
以上是常用的有机物不饱和度计算方法,不同的方法适用于不同的研究目的和需求。
在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的方法进行计算。
同时,不饱和度的计算结果可以为有机物的性质研究和应用提供重要的参考依据。
有机化学反应机理的解析方法
有机化学反应机理的解析方法概述有机化学反应机理的解析是有机化学研究中的重要环节。
了解有机化学反应的机理有助于预测和控制反应的结果,提高合成的效率和选择性。
本文将介绍几种常用的方法和策略来解析有机化学反应的机理。
1. 实验方法实验方法是解析有机化学反应机理的基础。
通过实验,可以观察和记录反应的各个阶段,推导出反应机理的可能路径。
常用的实验方法包括核磁共振(NMR)和质谱(MS)等技术。
这些技术可以提供反应物、产物和中间体的结构信息,从而揭示反应的机理。
2. 系统性变化法系统性变化法是一种常用的解析有机化学反应机理的策略。
通过改变反应条件、反应物结构和配体等因素,可以观察到反应结果的变化,推测出可能的反应途径和中间体。
这种方法可以帮助确定反应中的关键步骤和控制因素。
3. 理论计算方法理论计算方法是一种重要的解析有机化学反应机理的手段。
通过计算化学方法,如密度泛函理论(DFT)和分子动力学模拟,可以模拟和预测反应物、中间体和过渡态的结构、能量和反应路径。
这些计算结果可以提供有机化学反应机理的理论依据。
4. 文献研究文献研究也是解析有机化学反应机理的重要手段。
通过查阅相关的文献资料,可以了解已经报道的反应机理和相关研究成果。
这可以为解析新的有机化学反应机理提供参考和启发。
总结解析有机化学反应机理是一项复杂而重要的工作。
实验方法、系统性变化法、理论计算方法和文献研究是解析有机化学反应机理的常用方法和策略。
通过综合运用这些方法,可以揭示反应的机理和路径,为有机化学研究和合成提供指导和帮助。
参考文献:1. Smith, G. M. Organic Reaction Mechanisms. Royal Society of Chemistry, 2015.2. Carey, F. A., & Sundberg, R. J. Advanced Organic Chemistry. Springer, 2007.3. March, J. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure. Wiley, 2007.。
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“十字交叉法”在有机化学计算中的应用
十字交叉法的数学理论基础: 形如:ax+by=c(x+y) c-b x 则 a-c = y 即 a c b x c-b
y a-c 【例5】标准状况下,2.2gCH4和C2H4组成的混合气体所占 的体积为2.24L,则该混合气中CH4和C2H4的质量比是( B ) A 1:1 B 4:7 C 7:4 D 1:2 解:由题意得混合气为0.1mol, Mr(混) =22g/mol
【练习1】室温下,10mL某气态烃,在50mLO2里充分燃 烧,恢复到室温下,得到液态水和体积为35mL的混合 气体,则该烃可能是( D ) A.CH4 B .C 2H 4 C .C 2H 2 D .C 3H 6 解:设该烃的分子式为CxHy 则:CxHy+(x+y/4) O2→xCO2+ y/2H2O(l) △V (1+y/4)mL 1mL (x+y/4)mL xmL 10mL+50mL-35mL=25mL 10mL 50mL 1mL (1+y/4)mL = ∴y=6 25mL 10mL
摩尔质量 物质的量
即
CH4 16
6
C2H4 28
22
6
【例6】 一种气态烷烃和一种气态烯烃,它们分子里 的碳原子数相同,将 1.0 体积这种混合气体在氧气中充 分燃烧,生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气(相同条 件下测定)。则混合物中烷烃和烯烃的体积比为( ) A.3∶1 B.1∶3 C.3∶2 D.2∶3
解析 依题意可知此混合烃的平均分子式为 C2H4.8。又知烷烃和 烯烃分子里的碳原子数相同,所以可以断定它们分别是 C2H6 和 C2H4。可见无论以怎样的体积比混合,它们的平均碳原子数都是2 。因此,满足题意的烷烃和烯烃的体积比将由它们分子里所含的 H原子数决定。用十字交叉法求解:
【练习2】由C4H6和C3H6组成的混合气体,此混合烃 一体积充分燃烧后产生3.6体积CO2和3体积水(气态)。 以上体积均为同温同压下测定。求混合物的组成比例。 解:按题意设以C原子参加反应的量的变化为基准, 参加燃烧的C原子=3.6(体积或物质的量)。 则得C4H6 : C3H6 = 0.6 : 0.4 此混合烃组成为C4H6占60%,C3H6占40%。 ※【练习3】25℃和101kpa时,乙烷、乙炔和丙烯组 成的混合烃32mL与过量氧气混合并完全燃烧,除去水 蒸气,恢复到原来的温度和压强,气体的总体积缩小 了72mL,原混合烃中乙炔的体积分数为( B ) A.12.5% B .25% C.50% D.75%
若:CxHy+(x+y/4) O2→xCO2+ y/2H2O(g)△V= V前- V后 (1-y/4)mL 1mL (x+y/4)mL xmL y/2mL 【结论】气态烃在100℃及其以上温度完全燃烧时气 体体积变化规律与氢原子个数有关: ①若y=4,燃烧前后体积不变,△V=0; ②若y>4,燃烧后体积增大, △V<0 ; ③若y<4,燃烧后体积减少, △V>0 。 【例4】两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1 L该 混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所 得气体体积仍是10 L。下列各组混合烃中不符合此条件 的是( BD) A.CH4 C2H4 B.CH4 C3H6 C.C2H4 C3H4 D.C2H2 C3H6
解析:通过x+y/4或x+y/4-z/2的计算,或将含氧衍 生物改写为CxHy·(H2O)n或CxHy·(CO2)m或 CxHy·(H2O)n·(CO2)m等形式后的判断
平均值法
【例2】丙烯和某气态烃组成的混和气体完全燃烧时, 所需氧气的体积是混合烃体积的5倍(相同状况),则 气态烃是( ) A A.C4H8 B.C3H4 C.C2H6 D.C2H4 解析:由烃燃烧规律可推知:1体积的丙烯(C3H6)完 全燃烧需要4.5体积氧气小于5体积,根据题意及平 均值的概念得另一气态烃1体积完全燃烧时需氧量必 大于5体积,经比较只有A符合要求。
有机计算中常用的几种方法
有机混合物完全燃烧与耗氧量之间的关系
1.当混合物总质量不变时,不论混合物各成分以何种比 例混合,若耗氧量不变时,则需满足的条件是: 各成分 的ω(C)、 ω(H)相等,若还含有O元素,则ω(O)也相 等,即最简式相同。 如乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6),最简式为CH2 甲醛(HCHO)与乙酸(CH3COOH),最简式为CH2O 2.当混合物总物质的量不变时,不论混合物各成分以何 种比例混合,若耗氧量不变时,则需满足的条件是: ①烃的燃烧通式: 点燃 CxHy+ (x + y/4) O2 xCO2 + y/2 H2O 只要满足x+y/4相等时,n总不变,则耗氧量不变。源自“差值法”在有机物燃烧中的应用
【例3】常温常压下,10ml 某气态烷烃与50mlO2 混合 点燃并完全燃烧后恢复到原来状况,剩余气体为35ml. 则该烃可能是 ________ 解:设该烷烃的分子式为CnH2n+2 △V 则:CnH2n+2+(3n+1)/2 O2→nCO2+ (n+1)H2O (3+n)/2mL 1mL (3n+1)/2mL nmL 10mL+50mL-35mL 10mL 50mL =25mL 1mL (3+n)/2mL = 25mL 10mL ∴n=2 该烷烃的分子式为C2H6
②烃的含氧衍生物燃烧通式:
CxHyOZ + (x +y/4-z/2)O2
点燃
xCO2 + y/2H2O
只要满足x+y/4-z/2相等时,n总不变,则耗氧量不变。 【例1】下列各组有机物,不管组内两种物质以何种比 值混合,只要总的物质的量一定,则在完全燃烧时, 消耗的氧气为恒量的是( BC ) A.C3H8和C4H6 B.C5H10和C5H12O C.C5H10和C6H6 D.C2H6O和C2H6O2