《“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：⑴同分异构体或⑵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（某饱和一元醇）、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:⑴A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)。

⑵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__________（以n表示碳原子数，m表示氧原子数，只写通式）。

解析：A、B、C中的碳的质量分数与甲烷中相同,⑴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 .⑵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)C n H4n-16m O m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：①若属于烃类物质，根据分子中碳、氢原子个数直接比较；②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①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A．C3H4和C2H6 B．C3H6和C3H8OC．C3H6O2和C3H8O D．C3H8O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.8nB.14nC.18nD.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1：2：1B．分子中C:H原子个数比为1：2C．有机物必定含O D．无法判断有机物是否含O答案：B、D例6．A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；①若耗氧量一定，则A、B的分子式分别是、。

②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。

①若耗氧量为定值，则该值为 mol(用含a的代数式表示)。

②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：2C x H y O z＋5O2→ 4CO2＋4H2O，平均式为C2H4Oa 2．5 a最大：C x H6O z→ 3H2O 最小：C x H2O z→ H2Oa 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)①C2H2； C2H6O2② C2H4；C2H4O2(3)① 2.5 a②(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)A．C2H4 B．C2H5OH C．CH3CHO D．CH3COOH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C n·(H2O)m3.生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况⑴若CO2和O2体积比为4∶3 ,其通式为(C2O)n·(H2O)m。

⑵若CO2和O2体积比为2∶1 ，其通式为(CO)n·(H2O)m。

例8．化合物CO、HCOOH、OHC—COOH(乙醛酸)分别燃烧时，消耗的O2和生成的CO2的体积比都是1∶2，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1∶2。

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3∶4。

(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(a＜b ＝，则b－a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)＝3∶4，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C x O y，则按题意C x O y＋z O2＝x CO2，由于反应前氧的原子数相等，以及题设V (O 2)∶V (CO 2)＝3∶4，可得两式：y ＋ 2z ＝ 2x zx =34解得：x ＝2y 。

因此，这一类有机物的分子式可以写成(C 2O)n (H 2O)m ，m 、n 均为正整数。

(1) 若n ＝1，m ＝1，则分子式是C 2O ·H 2O 或C 2H 2O 2，根据该分子式可以写出相应合理的结构简式：OHC －CHO(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(H 2O)m 可见，其分子式之差值必为H 2O 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0262501000..gm o l /L 0.025L⨯×2 ＝210 g / mol ，若分子含2个C ，HOOC －COOH ，不符合(C 2O)n (H 2O)m 通式，不合理。

若分子含4个C ，(C 2O)n 部分分子量是12×4＋16×2＝80 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 ，(C 2O)n 部分分子量是12×6＋16×3＝120 g / mol ，用210减它，剩下90 g / mol ，它是18的5倍，即m ＝5，由此可得分子式(C 2O)3(H 2O)5 ，即C 6H 10O 8，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)，(x ＋y4－z 2)∶x ＝3∶4，得x ＋y －z ＝0，讨论：当z ＝1时，x ＝1，y ＝1；x ＝2，y ＝0，皆不成立。

当z ＝2时，x ＋y ＝4，由于y 不能为奇数，故x 也不能为奇数；只能x ＝2，y ＝2，即分子式为C 2H 2O 2。

或C x O y ＋3O 2＝4CO 2，得：2(C 2O)。

对于(3)，有40n ＋18m ＝210，m ＝5，n ＝3。

答：(1)C 2H 2O 2 (2)18 (3)210 C 6H 10O 8。