高三化學(xué)攻關(guān)三十六法之――殘基法

 

已知某類有機(jī)物完全燃燒生成的CO2(或H2O)與耗O2量之比,如何確定這類有機(jī)物的通式?很難。殘基法可化解這一難點(diǎn)。

●難點(diǎn)磁場

請試做下列題目,然后自我界定學(xué)習(xí)本篇是否需要。

充分燃燒一含碳、氫、氧的有機(jī)物,消耗O2和生成CO2的體積比為5∶4,則此類有機(jī)物最簡化的通式可表示為____________;其中相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式為____________;這類有機(jī)物充分燃燒時生成CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為1∶1,且能發(fā)生水解反應(yīng)的物質(zhì)其分子式為____________,該有機(jī)物能發(fā)生水解反應(yīng)的同分異構(gòu)體結(jié)構(gòu)簡式有____________________________________。

●案例探究

[例題]化合物CO、HCOOH和OHC―COOH(乙醛酸)分別燃燒時,消耗O2和生成CO2的體積比都是1∶2,后兩者的分子可以看成是CO(H2O)和(CO)2(H2O),也就是說:只要分子式符合[(CO)n(H2O)m](nm均為正整數(shù))的各有機(jī)物,它們?nèi)紵龝r消耗O2和生成CO2的體積比總是1∶2。

現(xiàn)有一些只含C、H、O三種元素的有機(jī)物,它們?nèi)紵龝r消耗O2和生成的CO2的體積比是3∶4。

(1)這些有機(jī)物中,相對分子質(zhì)量最小的化合物的分子式是_____________。

(2)某兩種碳原子數(shù)相同的上述有機(jī)物,若它們的相對分子質(zhì)量分別為ab(ab),則ba必定是___________(填入一個數(shù)字)的整數(shù)倍。

(3)在這些有機(jī)物中有一種化合物,它含有兩個羧基。取0.2625 g該化合物恰好能與25.0 ml 0.100 mol?LNaOH(aq)完全中和。據(jù)此,結(jié)合必要的計算和推導(dǎo),試給出該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量和分子式。

命題意圖:主要考查學(xué)生統(tǒng)攝并應(yīng)用有機(jī)物燃燒規(guī)律的解題能力。

知識依托:有機(jī)物的燃燒規(guī)律,摩爾質(zhì)量的計算和化學(xué)式的確定方法。

錯解分析:不能由題給信息,統(tǒng)攝出有機(jī)物的燃燒規(guī)律,造成本題無解。

解題思路:先求符合題意的有機(jī)物通式――用殘基法,步驟如下:

第一步:由題意寫出下面式子  ?+3O24CO2

第二步:根據(jù)質(zhì)量守恒,反推出“?”代表的物質(zhì)。C4O2+3O24CO2

第三步:將C4O2化為最簡式表示(C2O)2+3O24CO2

第四步:將特殊化為一般,得符合題設(shè)條件的有機(jī)物通式的殘基。

 (C2O)mO2CO2

第五步:由殘基得通式,只須在殘基后增加(H2O)n即可。

 (C2O)m?(H2O)nO2CO2nH2O

(明確各步原理的同學(xué),在具體使用殘基法時,可只寫出橫線上式子,將其余省略,以提高解題速率)

可見,只要符合通式(C2O)m?(H2O)n的有機(jī)物,完全燃燒時消耗O2和生成CO2的物質(zhì)的量比都是3∶4。

(1)當(dāng)m=1,n=1時,有機(jī)物分子式為:C2H2O2,其結(jié)構(gòu)簡式為:OHCCHO (乙二醛)。這就是答案。

(2)由題意ba=(C2O)m(H2O)n-(C2O)m(H2O)n′=18(nn′),nn′為正整數(shù),ba必是18的整數(shù)倍。

(3)所求二元羧酸摩爾質(zhì)量為:=210 g?mol1

則:40m+18n=210。

若分子只含2個碳(m=1),分子式是HOOC―COOH,不符合(C2O)m(H2O)n通式,不合理。若m=2,(C2O)2式量為80,從210中扣除,余130。余下的數(shù)不是18的整數(shù)倍,所以也不合理。若m=3,(C2O)3式量是120,從210中扣除,余90。余下的數(shù)確實(shí)是18的整數(shù)倍。因此分子式中m=3,n=5是答案,即(C2O)3(H2O)5或C6H10O8。這個式子是合理的。它有2個不飽和度用在羧基上,也可寫出如下合理的結(jié)構(gòu)簡式:HOOC―(CHOH)4―COOH,葡萄糖二酸,當(dāng)然還可以寫出很多其他同分異構(gòu)體(不要求)。

答案:(1)C2H2O2     (2)18     (3)210   C6H10O8

●錦囊妙計

遇到下列情形之一可用殘基法:

1.如例題,根據(jù)有機(jī)物的燃燒求通式,然后解決其他問題。

2.由總化學(xué)式(或其式量)減去某些基團(tuán)的化學(xué)式(或其式量),得殘基的化學(xué)式(或其式量),進(jìn)而可寫出有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。

●殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.(★★★)某化合物分子式是C8H9NO2,分子中有苯環(huán),苯環(huán)上有三個取代基,其中之一是羧基,但并非二甲苯的硝化產(chǎn)物,試寫出三個取代基互不相鄰的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式:____________。

2.(★★★)某有機(jī)物A只含C、H、O三種元素,成環(huán)狀結(jié)構(gòu),相對分子質(zhì)量小于60.0,其中O元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.3%。則A的結(jié)構(gòu)簡式為____________,名稱為____________。

 

3.(★★★★)分子式與苯丙氨酸               相同,且同時符合

 

下列兩個條件:①有帶有兩個取代基的苯環(huán)②有一個硝基直接連在苯環(huán)上的異構(gòu)體的數(shù)目是

A.3                              B.5                              C.6                              D.10

4.(★★★★★)有機(jī)化合物A、B的分子式不同,它們可能含有C、H、O元素中的兩種或三種。如果將A、B不論以何種比例混合,完全燃燒時消耗O2和生成H2O的物質(zhì)的量之比總是1∶2。則:

(1)符合要求的A、B分子通式為:____________。

(2)若A為CH2O2,則相對分子質(zhì)量最小的穩(wěn)定存在的B的分子式是____________,結(jié)構(gòu)簡式是____________。

 

 

 

 

 

難點(diǎn)磁場

提示:?+5O24CO2

C4H4+5O24CO2+2H2O

(CH) mO2mCO2+H2O

(CH)m(H2O)nO2mCO2+(n)H2O

則此類有機(jī)物通式為:(CH)m(H2O)n

烴的含氧有機(jī)物分子中H原子為偶數(shù),所以當(dāng)m=2,n=1時,C2H4O(CH3CHO)為符合要求的相對分子質(zhì)量最小的有機(jī)物。余易求。

答案:(CH)m?(H2O)n,(m,n∈N)   CH3CHO        C4H8O2      HCOOCH2CH2CH3、

HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3。

殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練

1.提示:先求殘基,進(jìn)而由殘基分解出2個取代基:

C8H9NO2―COOH―C6H3==CH5N==CH3+NH2

 

 

答案:

 

 

 

2.提示:先求A的式量:由=1.36,知A分子中只含有1個O原子,則A的式量為Mr(A)==44.1。

再求A的殘基:44.1-16.0=28.1=Mr(C2H4),將O原子與殘基相連,可得化學(xué)式。

   

再求同分異構(gòu)體:

丙基與硝基在苯環(huán)上有鄰、間、對三種位置關(guān)系,丙基有2種,故其同分異構(gòu)體為6。

答案:C

4.解析:由題意:?+O22H2O,H4+O22H2O,Hm(CO2)nO2H2O+nCO2,(m、n為正整數(shù)),所求通式為:Hm(CO2)n。

(2)A為CH2O2,即令通式Hm(CO2)nm=2,n=1時可得。求相對分子質(zhì)量最小的B須討論:不論Hm(CO2)n分子中n為何數(shù),m永遠(yuǎn)是偶數(shù)。

m=4,n=1時,B為H4CO2,試寫得CH2(OH)2,一個碳原子上連有2個羥基的物質(zhì)不能穩(wěn)定存在。

m≥6,n=1時,無此物質(zhì)是顯然的。

m=2,n=2時,B為H2C2O4,其結(jié)構(gòu)簡式為HOOC―COOH(乙二酸)

答案:(1)CnHmO2n        (2)C2H2O4            HOOC―COOH。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


同步練習(xí)冊答案