有机化学计算中的技巧

2014-09-09 00:10王法鹏
新教育时代·教师版 2014年13期
关键词:乙醛混合物乙酸

王法鹏

摘 要:化学计算题中,有很多灵活快捷的解题方法,而且这些方法具有很多的共同之处,在平时的学习过程中我们要不断地进行归纳和总结,找出解题方法的共同思路,能够掌握一类的习题计算,例如我们在进行在有机化合物中元素含量的计算题中,就可以通过从一类无机计算题中受到启发,通过相同的解题思维、方法和解题过程迁移,达到触类旁通,en 快速、准确的进行计算,进而延伸到进行定量关系的计算,这一点在有机化学的的计算中,特别是在选择题的快速求解的过程中尤为重要。笔者试着对这一类的计算进行归纳。

例1、已知由Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质组成的混合物中,硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数?

【解析】:已知Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质的化学式可知,三种物质无论以何种比例混合,混合物中钠原子与硫原子的个数之比皆为2:1,即钠与硫的物质的量关系是一定的,则混合物中钠元素与硫元素的质量之比为:

【变形题】:已知NaHS、NaHSO3、MgSO4组成的混合物中,其中硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数。

【解析】:由钠原子与氢原子的相对原子质量之和与镁原子的相对原子质量(即24)相等,因此可将该组混合物看成是由MgS,MgSO3,MgSO4组成的混合物,因此混合物无论以何种比例混合镁原子与硫原子的个数之比皆为1:1,即镁与硫的物质的量关系是一定的,则利用上述方法求得混合物中镁元素的质量分数,进而求得氧元素的质量分数。

例2:在一组由甲醛、乙醛、乙酸组成的混合物中,已知氢元素的质量分数为a%,则氧元素的质量分数为多少?

【解析】:由甲醛、乙醛、乙酸的化学式分别为CH2O,C2H4O,C2H4O2,可知三种有机物无论以何种比例混合,我们只需关注混合物中碳原子和氢原子的个数之比皆为1:2,即碳原子与氢原子的物质的量关系是一定的,因此,混合物中:

∵ ,

∴ 。

【变形题】:在室温下,测得由甲醛、乙醛、丙醇组成的混合物中氢元素的质量分数为9.8%,则该混合物的平均相对分子质量为多少?

【解析】:利用甲醛、乙醛、丙醇的化学式分别为CH2O,C2H4O,C3H6O,利用例2的方法可求得该组混合物中氧元素的质量分数为31.4%,又因为每个组分中各分子中均只含有一个氧原子,所以 ,即该组混合物的平均相对分子量约为51.

例3:在由C2H2,C6H6,C2H4O组成的混合物中,已知氧元素的质量分数为8%,则混合物中碳元素的质量分数为多少?

【解析】:由于C2H2和C6H6两种物质的实验式相同,面对于C2H4O可以拆分为C2H2·H2O的形式,因此,进行适当的拆分组合可将该混合物组分看成由C2H2与H2O组成的混合体系。由于氧元素只存在水中,而碳元素则只存在于C2H2组分中,所以:由 ,则 ,进而可以求出碳的质量分数为84%。

【变形题】:有机化合物X、Y分子式不同,它们只含C、H、O元素中的两种或三种,若将X、Y不论何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时耗氧气量和生成水的物质的量也不变。则X、Y可能是( )

A C2H4、C2H6O B C2H2、C6H6

C CH2O、C6H6O D CH4、C2H4O2

【解析】:解答本题,可以将烃的含氧衍生物“拆分”为烃与水的组合形式,而一定物质的量的有机物耗氧量取决于烃的部分,而生成水的量取决于组合形式中水的部分。不难看出D选项中,CH4与C2H4O2可视为由CH4与C2 ·2H2O组合形式,一定物质的量的CH4与C2耗氧量相同,而生成H2O的量两者相等。故选D。

例4:将甲苯(C7H8)和甘油 (C3H5(OH)3)以一定比例混合,测得混合物中含碳元素的质量分数为51.3%,那么氧元素的质量分数是多少?

【解析】:由甲苯和甘油的化学式分别为C7H8和C3H8O3二者经过比较可见其相对分子质量均为92,又因为二者分子式中氢原子数相同,因此,无论以何种比例混合,混合物中氢元素的质量分数是一定的,即

,所以

例5:下列各组中的两种有机物,无论以何种比例混合,只要混合物总质量不变,完全燃烧时生成的水的质量也不变的是 ( )

A CH2O、C2H4O2 B C8H10、C4H10 C C2H4、C2H4O D C8H8、C4H8

【解析】:本题中确定总质量一定,在完全燃烧后产生的水的质量取决于氢元素的总质量,即要求所给选项中两种物质中的氢元素的质量分数相同,不难看出该题选项A正确。

可见,化学计算题中将具有相似的计算方法归纳整理,让学生触类旁通,达到举一反三的效果,更好的对有机化学计算技巧达到掌握的效果。

练习:

1.葡萄糖和淀粉的混合物中氢元素的质量分数为6.5%,则混合物中氧元素的质量分数为( )

A 12.0% B 39.0% C 45.5% D 52.0%

2. 下列各组混合物中,无论两种物质以何种比例混合,只要总质量一定,经完全燃烧后,产生的CO2质量不变的是( )

A 乙烯和苯 B 乙醇和乙酸 C 甲醛和葡萄糖 D丙烯和丙烷

3. 今有乙酸和乙酸乙酯的混合物,测得其中含碳元素的质量分数为x,则混合物中氧元素的质量分数为 ( )

A 7/6X B 1-7/6X C 1-6/7X D无法计算

4. 等质量的下列烃充分完全燃烧后,耗氧量最多的是( )

A C2H6 B C3H8 C C4H10 D C5H12

5.取一定质量的下列各组物质混合,无论以何种比例混合,其充分燃烧后一定能得到相同质量的二氧化碳和水的是( )

A C2H2、C6H6 B CH4、C3H8 C C3H6、C3H8 D C2H4、C4H8

6.下列各组物质,每组物质各取1mol在足量氧气中燃烧,两者耗氧量不相同的是 ( )

A 乙烯和乙醇 B 乙炔和乙醛 C 乙烷和乙酸甲酯 D 乙醇和乙酸

7.常压和100oC条件下,把乙醇汽化成为蒸汽,然后和乙烯以任意比例混合,混合气体的体积为V L.将其完全燃烧,需消耗相同条件下的氧气的体积是 ( )

A 2V L B 2.5V L C 3V L D 无法确定

练习答案1. D 2.C 3.B 4.A 5.AD 6.D 7.Cendprint

摘 要:化学计算题中,有很多灵活快捷的解题方法,而且这些方法具有很多的共同之处,在平时的学习过程中我们要不断地进行归纳和总结,找出解题方法的共同思路,能够掌握一类的习题计算,例如我们在进行在有机化合物中元素含量的计算题中,就可以通过从一类无机计算题中受到启发,通过相同的解题思维、方法和解题过程迁移,达到触类旁通,en 快速、准确的进行计算,进而延伸到进行定量关系的计算,这一点在有机化学的的计算中,特别是在选择题的快速求解的过程中尤为重要。笔者试着对这一类的计算进行归纳。

例1、已知由Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质组成的混合物中,硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数?

【解析】:已知Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质的化学式可知,三种物质无论以何种比例混合,混合物中钠原子与硫原子的个数之比皆为2:1,即钠与硫的物质的量关系是一定的,则混合物中钠元素与硫元素的质量之比为:

【变形题】:已知NaHS、NaHSO3、MgSO4组成的混合物中,其中硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数。

【解析】:由钠原子与氢原子的相对原子质量之和与镁原子的相对原子质量(即24)相等,因此可将该组混合物看成是由MgS,MgSO3,MgSO4组成的混合物,因此混合物无论以何种比例混合镁原子与硫原子的个数之比皆为1:1,即镁与硫的物质的量关系是一定的,则利用上述方法求得混合物中镁元素的质量分数,进而求得氧元素的质量分数。

例2:在一组由甲醛、乙醛、乙酸组成的混合物中,已知氢元素的质量分数为a%,则氧元素的质量分数为多少?

【解析】:由甲醛、乙醛、乙酸的化学式分别为CH2O,C2H4O,C2H4O2,可知三种有机物无论以何种比例混合,我们只需关注混合物中碳原子和氢原子的个数之比皆为1:2,即碳原子与氢原子的物质的量关系是一定的,因此,混合物中:

∵ ,

∴ 。

【变形题】:在室温下,测得由甲醛、乙醛、丙醇组成的混合物中氢元素的质量分数为9.8%,则该混合物的平均相对分子质量为多少?

【解析】:利用甲醛、乙醛、丙醇的化学式分别为CH2O,C2H4O,C3H6O,利用例2的方法可求得该组混合物中氧元素的质量分数为31.4%,又因为每个组分中各分子中均只含有一个氧原子,所以 ,即该组混合物的平均相对分子量约为51.

例3:在由C2H2,C6H6,C2H4O组成的混合物中,已知氧元素的质量分数为8%,则混合物中碳元素的质量分数为多少?

【解析】:由于C2H2和C6H6两种物质的实验式相同,面对于C2H4O可以拆分为C2H2·H2O的形式,因此,进行适当的拆分组合可将该混合物组分看成由C2H2与H2O组成的混合体系。由于氧元素只存在水中,而碳元素则只存在于C2H2组分中,所以:由 ,则 ,进而可以求出碳的质量分数为84%。

【变形题】:有机化合物X、Y分子式不同,它们只含C、H、O元素中的两种或三种,若将X、Y不论何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时耗氧气量和生成水的物质的量也不变。则X、Y可能是( )

A C2H4、C2H6O B C2H2、C6H6

C CH2O、C6H6O D CH4、C2H4O2

【解析】:解答本题,可以将烃的含氧衍生物“拆分”为烃与水的组合形式,而一定物质的量的有机物耗氧量取决于烃的部分,而生成水的量取决于组合形式中水的部分。不难看出D选项中,CH4与C2H4O2可视为由CH4与C2 ·2H2O组合形式,一定物质的量的CH4与C2耗氧量相同,而生成H2O的量两者相等。故选D。

例4:将甲苯(C7H8)和甘油 (C3H5(OH)3)以一定比例混合,测得混合物中含碳元素的质量分数为51.3%,那么氧元素的质量分数是多少?

【解析】:由甲苯和甘油的化学式分别为C7H8和C3H8O3二者经过比较可见其相对分子质量均为92,又因为二者分子式中氢原子数相同,因此,无论以何种比例混合,混合物中氢元素的质量分数是一定的,即

,所以

例5:下列各组中的两种有机物,无论以何种比例混合,只要混合物总质量不变,完全燃烧时生成的水的质量也不变的是 ( )

A CH2O、C2H4O2 B C8H10、C4H10 C C2H4、C2H4O D C8H8、C4H8

【解析】:本题中确定总质量一定,在完全燃烧后产生的水的质量取决于氢元素的总质量,即要求所给选项中两种物质中的氢元素的质量分数相同,不难看出该题选项A正确。

可见,化学计算题中将具有相似的计算方法归纳整理,让学生触类旁通,达到举一反三的效果,更好的对有机化学计算技巧达到掌握的效果。

练习:

1.葡萄糖和淀粉的混合物中氢元素的质量分数为6.5%,则混合物中氧元素的质量分数为( )

A 12.0% B 39.0% C 45.5% D 52.0%

2. 下列各组混合物中,无论两种物质以何种比例混合,只要总质量一定,经完全燃烧后,产生的CO2质量不变的是( )

A 乙烯和苯 B 乙醇和乙酸 C 甲醛和葡萄糖 D丙烯和丙烷

3. 今有乙酸和乙酸乙酯的混合物,测得其中含碳元素的质量分数为x,则混合物中氧元素的质量分数为 ( )

A 7/6X B 1-7/6X C 1-6/7X D无法计算

4. 等质量的下列烃充分完全燃烧后,耗氧量最多的是( )

A C2H6 B C3H8 C C4H10 D C5H12

5.取一定质量的下列各组物质混合,无论以何种比例混合,其充分燃烧后一定能得到相同质量的二氧化碳和水的是( )

A C2H2、C6H6 B CH4、C3H8 C C3H6、C3H8 D C2H4、C4H8

6.下列各组物质,每组物质各取1mol在足量氧气中燃烧,两者耗氧量不相同的是 ( )

A 乙烯和乙醇 B 乙炔和乙醛 C 乙烷和乙酸甲酯 D 乙醇和乙酸

7.常压和100oC条件下,把乙醇汽化成为蒸汽,然后和乙烯以任意比例混合,混合气体的体积为V L.将其完全燃烧,需消耗相同条件下的氧气的体积是 ( )

A 2V L B 2.5V L C 3V L D 无法确定

练习答案1. D 2.C 3.B 4.A 5.AD 6.D 7.Cendprint

摘 要:化学计算题中,有很多灵活快捷的解题方法,而且这些方法具有很多的共同之处,在平时的学习过程中我们要不断地进行归纳和总结,找出解题方法的共同思路,能够掌握一类的习题计算,例如我们在进行在有机化合物中元素含量的计算题中,就可以通过从一类无机计算题中受到启发,通过相同的解题思维、方法和解题过程迁移,达到触类旁通,en 快速、准确的进行计算,进而延伸到进行定量关系的计算,这一点在有机化学的的计算中,特别是在选择题的快速求解的过程中尤为重要。笔者试着对这一类的计算进行归纳。

例1、已知由Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质组成的混合物中,硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数?

【解析】:已知Na2S,Na2SO3,Na2SO4三种物质的化学式可知,三种物质无论以何种比例混合,混合物中钠原子与硫原子的个数之比皆为2:1,即钠与硫的物质的量关系是一定的,则混合物中钠元素与硫元素的质量之比为:

【变形题】:已知NaHS、NaHSO3、MgSO4组成的混合物中,其中硫元素的质量分数为a%,求氧元素的质量分数。

【解析】:由钠原子与氢原子的相对原子质量之和与镁原子的相对原子质量(即24)相等,因此可将该组混合物看成是由MgS,MgSO3,MgSO4组成的混合物,因此混合物无论以何种比例混合镁原子与硫原子的个数之比皆为1:1,即镁与硫的物质的量关系是一定的,则利用上述方法求得混合物中镁元素的质量分数,进而求得氧元素的质量分数。

例2:在一组由甲醛、乙醛、乙酸组成的混合物中,已知氢元素的质量分数为a%,则氧元素的质量分数为多少?

【解析】:由甲醛、乙醛、乙酸的化学式分别为CH2O,C2H4O,C2H4O2,可知三种有机物无论以何种比例混合,我们只需关注混合物中碳原子和氢原子的个数之比皆为1:2,即碳原子与氢原子的物质的量关系是一定的,因此,混合物中:

∵ ,

∴ 。

【变形题】:在室温下,测得由甲醛、乙醛、丙醇组成的混合物中氢元素的质量分数为9.8%,则该混合物的平均相对分子质量为多少?

【解析】:利用甲醛、乙醛、丙醇的化学式分别为CH2O,C2H4O,C3H6O,利用例2的方法可求得该组混合物中氧元素的质量分数为31.4%,又因为每个组分中各分子中均只含有一个氧原子,所以 ,即该组混合物的平均相对分子量约为51.

例3:在由C2H2,C6H6,C2H4O组成的混合物中,已知氧元素的质量分数为8%,则混合物中碳元素的质量分数为多少?

【解析】:由于C2H2和C6H6两种物质的实验式相同,面对于C2H4O可以拆分为C2H2·H2O的形式,因此,进行适当的拆分组合可将该混合物组分看成由C2H2与H2O组成的混合体系。由于氧元素只存在水中,而碳元素则只存在于C2H2组分中,所以:由 ,则 ,进而可以求出碳的质量分数为84%。

【变形题】:有机化合物X、Y分子式不同,它们只含C、H、O元素中的两种或三种,若将X、Y不论何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时耗氧气量和生成水的物质的量也不变。则X、Y可能是( )

A C2H4、C2H6O B C2H2、C6H6

C CH2O、C6H6O D CH4、C2H4O2

【解析】:解答本题,可以将烃的含氧衍生物“拆分”为烃与水的组合形式,而一定物质的量的有机物耗氧量取决于烃的部分,而生成水的量取决于组合形式中水的部分。不难看出D选项中,CH4与C2H4O2可视为由CH4与C2 ·2H2O组合形式,一定物质的量的CH4与C2耗氧量相同,而生成H2O的量两者相等。故选D。

例4:将甲苯(C7H8)和甘油 (C3H5(OH)3)以一定比例混合,测得混合物中含碳元素的质量分数为51.3%,那么氧元素的质量分数是多少?

【解析】:由甲苯和甘油的化学式分别为C7H8和C3H8O3二者经过比较可见其相对分子质量均为92,又因为二者分子式中氢原子数相同,因此,无论以何种比例混合,混合物中氢元素的质量分数是一定的,即

,所以

例5:下列各组中的两种有机物,无论以何种比例混合,只要混合物总质量不变,完全燃烧时生成的水的质量也不变的是 ( )

A CH2O、C2H4O2 B C8H10、C4H10 C C2H4、C2H4O D C8H8、C4H8

【解析】:本题中确定总质量一定,在完全燃烧后产生的水的质量取决于氢元素的总质量,即要求所给选项中两种物质中的氢元素的质量分数相同,不难看出该题选项A正确。

可见,化学计算题中将具有相似的计算方法归纳整理,让学生触类旁通,达到举一反三的效果,更好的对有机化学计算技巧达到掌握的效果。

练习:

1.葡萄糖和淀粉的混合物中氢元素的质量分数为6.5%,则混合物中氧元素的质量分数为( )

A 12.0% B 39.0% C 45.5% D 52.0%

2. 下列各组混合物中,无论两种物质以何种比例混合,只要总质量一定,经完全燃烧后,产生的CO2质量不变的是( )

A 乙烯和苯 B 乙醇和乙酸 C 甲醛和葡萄糖 D丙烯和丙烷

3. 今有乙酸和乙酸乙酯的混合物,测得其中含碳元素的质量分数为x,则混合物中氧元素的质量分数为 ( )

A 7/6X B 1-7/6X C 1-6/7X D无法计算

4. 等质量的下列烃充分完全燃烧后,耗氧量最多的是( )

A C2H6 B C3H8 C C4H10 D C5H12

5.取一定质量的下列各组物质混合,无论以何种比例混合,其充分燃烧后一定能得到相同质量的二氧化碳和水的是( )

A C2H2、C6H6 B CH4、C3H8 C C3H6、C3H8 D C2H4、C4H8

6.下列各组物质,每组物质各取1mol在足量氧气中燃烧,两者耗氧量不相同的是 ( )

A 乙烯和乙醇 B 乙炔和乙醛 C 乙烷和乙酸甲酯 D 乙醇和乙酸

7.常压和100oC条件下,把乙醇汽化成为蒸汽,然后和乙烯以任意比例混合,混合气体的体积为V L.将其完全燃烧,需消耗相同条件下的氧气的体积是 ( )

A 2V L B 2.5V L C 3V L D 无法确定

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