b5有机化学计算题技巧谈

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有机化学计算题技巧谈

刘国章

有机化学是化学学科的一个重要分支，它涉及到我们日常生活中的方方面面，对发展国民经济和提高人民生活水平具有重要意义，于是学好有机化学就显得非常重要，很有必要熟练掌握有机化学计算的常用解题技巧。现把它们归纳如下：

一、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。

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

［分析］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．在标准状况下测得体积为5.6Ｌ的某气态烃与足量氧气完全燃烧后生成16.8ＬＣＯ2和18ｇ水，则该烃可能是（）。

Ａ．乙烷Ｂ．丙烷Ｃ．丁炔Ｄ．丁烯

［分析］ｎ烃∶ｎＣＯ2∶ｎＨ2Ｏ

＝5.6Ｌ／22.4ｌ／ｍｏｌ∶16.8Ｌ／22.4ｌ／ｍｏｌ∶18ｇ／18ｇ／ｍｏｌ

＝1∶3∶4

推知Ｃ∶Ｈ＝3∶8，所以该烃分子式为Ｃ3Ｈ8，选项Ｂ正确。

二、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。

例3．常温常压下，20ｍＬ某气态烃与同温同压下的过量氧气70ｍＬ混合，点燃爆炸后，恢复到原来状况，其体积为50ｍＬ，求此烃可能有的分子式。

［分析］此题已知反应前后气体体积，可用差量法求解。因题中未告诉烃的种类，故求出答案后，要用烃的各种通式讨论并检验。

设烃的分子式为ＣxＨy，则

ＣxＨy＋（ｘ＋ｙ／4）Ｏ2ｘＣＯ2＋（ｙ／2）Ｈ2Ｏ（液）△Ｖ

1 1＋ｙ／4

20ｍＬ90ｍＬ－50ｍＬ

20（1＋ｙ／4）＝40

ｙ＝4

若烃为烷烃，则ｙ＝2ｘ＋2＝4，ｘ＝1，即ＣＨ4；

若烃为烯烃，则ｙ＝2ｘ＝4，ｘ＝2，即Ｃ2Ｈ4；

若烃为炔烃，则ｙ＝2ｘ－2＝4，ｘ＝3，即Ｃ3Ｈ4。

检验：20ｍＬＣＨ4或Ｃ2Ｈ4分别充分燃烧需Ｏ2体积均小于70ｍＬ符合题意，而20ｍＬＣ3Ｈ4充分燃烧需Ｏ2体积大于70ｍＬ，与题意不符，应舍去。

所以，此气态烃的分子式可能是ＣＨ4或Ｃ2Ｈ4。

三、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。

例4．乙烷和乙烯的混合气体3Ｌ完全燃烧需相同状况下的Ｏ210Ｌ，求乙烷和乙烯的体积比。

［分析］用十字交叉法解题时，应求出3Ｌ纯乙烷或乙烯的耗氧量，再应用平均耗氧量求乙烷和乙烯的体积比。3Ｌ乙烷燃烧需Ｏ210.5Ｌ，3Ｌ乙烯燃烧需Ｏ29Ｌ，则：

即：乙烷和乙烯体积比为2∶1。

四、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。

例5．某混合气体由两种气态烃组成。取22.4Ｌ混合气体完全燃烧后得到4.48ＬＣＯ2（气体为标准状况）和3.6ｇ水。则这两种气体可能是（）。

Ａ．ＣＨ4或Ｃ3Ｈ6Ｂ．ＣＨ4或Ｃ3Ｈ4Ｃ．Ｃ2Ｈ4或Ｃ3Ｈ4Ｄ．Ｃ2Ｈ2或Ｃ2Ｈ6

［分析］混合气体的物质的量为2.24Ｌ／22.4l／ｍｏｌ＝0.1ｍｏｌ，含碳、氢物质的量分别为ｎ（Ｃ）＝4.48Ｌ／22.4l／ｍｏｌ＝0.2ｍｏｌ，ｎ（Ｈ）＝（3.6ｇ／18ｇ／ｍｏｌ）×2＝0.4ｍｏｌ。

故该混合烃的平均分子式为Ｃ2Ｈ4，则两烃碳原子数均为2或一个大于2，另一个小于2，Ｈ原子数均为4,或一个大于4，另一个小于4。

以上我们讨论了四种常见的有机物计算解题方法技巧，但在解有些题目时，不只用上述一种方法，而是两种或三种方法在同一题目中都要用到。

练习1．常温下，一种烷烃Ａ和一种单烯烃Ｂ组成混合气体，Ａ或Ｂ分子最多只含有4个碳原子，且Ｂ分子的碳原子数比Ａ分子多。将1Ｌ该混合气体充分燃烧，在同温同压下得到2.5ＬＣＯ2气体，试推断原混合气体中Ａ和Ｂ所有可能的组合及其体积比。

练习2．烷烃Ａ跟某单烯烃Ｂ的混合气体对Ｈ2的相对密度为14，将此混合气体与过量氧气按物质的量比1∶5混合后，在密闭容器中用电火花点燃，Ａ，Ｂ充分燃烧后恢复到原来状况（120℃，1.01×105Ｐａ），混合气体的压强为原来的1.05倍，求Ａ，Ｂ的名称及体积分数。