高二化学有机化学中的计算题

《有机化学计算》

诸城二中 王洪兵

【有机化学计算与基础知识】 化学计算的特点是数学运算和化学知识的有机结合, 计算要在理解化学原理和化学知识的基础上进行。化学计算的正确与否的关键在于对化学概念含义的理解和对化学基础知识的掌握, 并在此基础上掌握化学计算的解题规律。 化学计算中以“物质的量”为中心的知识体系:

注意: 1、牢固掌握各有机物的性质、各有机物之间的相互关系、有关有机物之间的化学反应及化学反应方程式 2、有关重要计算公式 （1）根据标准状况下的气体密度ρ0 算出该气体的摩尔质量即该气体的分子量M =2240.ρ （2）根据气体的相对密度D, 求气体的分子量

D A B A B

→=ρ

ρ M D M A A B B =→·

（ρ密度, M 分子量） （3）求混和气的平均分子量:

①M M a%M b%M c%A B C --

=+++···……(a%, b%, c%……表示摩尔百分含量) ②M m n --

=

总总

（m 为质量, n 为物质的量）

3、定式思维:

化合物各元素的质量含量

n m

M =

?→??原子个数比式量?→??分子式

4、阿伏加德罗定律及其应用:

阿伏加德罗定律: 在相同的温度和压强下, 相同体积的任何气体都含有相同数目的分

子。推知非标况气态方程P V T P V T 000111= PV nRT m

M RT ==（P 为压强、V 为体积、n

为物质的量、R 为常数、T 为绝对温度、m 为质量、M 为摩尔质量）

定T 、定P: V V n n 1212= 定T 定V: P P n

n 1212=

5、重要有机物的通式要记熟

6、有机物完全燃烧化学方程式为

C H (x y 4)O xCO y

2

H O

C H O (x y 4z 2)O xCO y 2

H O

x y 222x y z 222++?→??+++-?→??+点燃点燃

燃烧规律的应用

（1）最简式相同的有机物, 以任意比例混合总质量一定时, 生成的CO2是一定值, 生成水的量也是定值, 消耗氧的量也是定值。

（2）混合物总质量不变, 以任意比例混合时, 生成CO2相等, 即含碳量相等（质量分数）, 生成H2O相等, 即含氢量相等（质量分数）

（3）具有相同碳原子数的有机物, 无论以任意比例混合, 只要总物质的量一定, 生成的CO2为一定值。

（4）最简式相同, 无论有多少种有机物, 也无论以何种比例混合, 混合物中元素质量比为定值。

7、记忆常见最简式相同的物质为:

单烯烃、互为同分异构体的有机物、乙炔和苯、甲醛和乙酸、葡萄糖。

8、记熟某些有机物的分子量

30

乙烷

甲醛

?

?

?

46

乙醇

甲酸

?

?

?

60

丙醇

乙酸

甲酸甲酯

?

?

?

?

?

74

丙酸

甲酸乙酯

或乙酸甲酯

?

?

?

?

?

88

戊醇

丁酸

甲酸丙酯、丙酸甲酯、乙酸乙酯?

?

?

?

?

【有机化学计算题型】

1、相对分子质量、分子式、结构式的确定

2、有机物燃烧问题

3、混合物组成

4、有机化学计算的综合应用

【题型与解法】

（一）求有机物分子量

根据化学方程式的有关计算求物质的分子量

《例1》某饱和一元醇3.2克跟足量的钠反应, 放出的氢气在标况状况下的体积为1120毫升, 求这饱和一元醇的分子量？

解: 设饱和一元醇为R－OH, 分子量为x

2ROH + 2Na→2RONa + H2↑

2xg 22.4L

3.2g 1.12L

2 32224 112

x .

.

.

=x = 32

答: 该饱和一元醇分子量为32。

（二）求有机物的分子式

《例2》某气态烃含碳、氢元素质量比为6∶1, 又知同温、同压下该气体密度为氢气密度的14倍, 求该烃的分子式:

解Ⅰ: 根据分子量、通过最简式求分子式

该烃的摩尔质量M = 14×2g / mol = 28g / mol

该烃n(C)∶n(H) =

6

12

∶

1

1

=1∶2

最简式CH2式量= 12 + 2 = 14

分子量式量==28

14

2 ∴分子式为C 2H 4

解Ⅱ: 根据分子量、通过计算每摩物质分子量所含各元素的原子的“物质的量”求分子

式 该烃的摩尔质量M = 14×2g / mol = 28g / mol

1摩该烃分子量n(C) =

1mol 28g /mol 6

712g /mol 2mol ??

= 1摩该烃分子量n(H) =

1mol 28g /mol 1

71g /mol

4mol ??

=

∴该烃分子式为C 2H 4 《例3》某气态烃有机物标准状况下密度为1.34克/升, 取1.50克该有机物在足量的氧气中燃烧。将所得气体通过装有浓H 2SO 4的洗气瓶后再通过碱石灰干燥管, 结果洗气瓶和干燥管分别增重0.9克和2.2克, 测得尾气中除氧气外无其它物质, 求该有机物的分子式？ 解Ⅰ: 根据有机物燃烧化学方程式（通式）的有关计算求分子式 摩尔质量M = 1.34g / L ×22.4L / mol = 30g / mol C H O (x y 4z 2)O xCO y

2H O x y z 222++-?→??+点燃 30g xmol y

2

mol 1.50g

2.2

44

mol 0.9

18

mol

301.5x

0.05=

x = 1

30

1.5y 20.05

= y = 2

分子量 = 30 1×12 + 1×2 + 16×z = 30 z = 1 ∴分子式CH 2O 答（略） 解Ⅱ: 根据关系式的有关计算求分子式 摩尔质量M = 1.34g / L ×22.4L / mol = 30g / mol 关系式 C ～CO 2 12g 44g x

2.2g

12x 44

2.2

=

x = 0.6g

2H ～H 2O 2g 18g

y

0.9g

2y 18

0.9

=

y = 0.1g

0.6g + 0.1g<1.50g ∴有机物中含氧元素

n(C)∶n(H)∶n(O) = 0612.∶011

.∶150060116...-- = 1∶2∶1

最简式 CH 2O

式量 = 30

分子量式量==30

30

1 ∴分子式CH 2O 答（略）

《例4》某气态不饱和烃在标准状况下的密度为2.41克/升。取0.54克该烃恰与浓度为

0.2摩/升的溴水100毫升完全反应, 使溴水完全褪色。求该烃的分子式、结构简式及名称？ 根据有机物分子式通式求有机物分子式 解: 摩尔质量M = 2.41g / L ×22.4L / mol = 54g / mol

n(C x H y ) = 0.54g

54g /mol 0.01mol =

n(Br 2) = 0.2mol / L ×0.1L = 0.02mol n(C H )n(Br )

0.01mol 0.02mol x y 2=

=1

2

∴该烃为炔烃或二烯烃 依据C n H 2n －2通式 12n + 2n －2 = 54 n = 4

∴分子式为C 4H 6

结构简式

名称: 1—丁炔

名称: 2—丁炔

名称: 1, 3—丁二烯 《例5》标准状况下10毫升某气态烷烃跟80毫升过量的氧气混合, 通入一个容积为90毫升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Ⅰ: 利用燃烧化学方程式计算 C n H 2n+2 + 3n 12

O 2+点燃

?→?

?nCO 2 + (n + 1) H 2O （标况下水为液态） 1mL

3n 1

2+mL nmL

10mL

x

10nmL

1

103n 2x

=+

x = 5(3n + 1)mL

依据题意

805(3n 1)10n

1080

100%55.56%n 5-+++?==

∴烷烃的分子式为C 5H 12

解Ⅱ: 根据反应前后压强变化, 通过差量法解题求有机物分子式

C H 3n 1

2O nCO (n 1)H O()n n 2n 2222+++?→??++点燃液态减少? 1mol

13n 1

2

n(mol)+

+- 10mol

(10 + 80)·(1－55.56%)(mol)

1

10n 3240

n 5=+=

∴烷烃分子式为C 5H 12

《例6》某有机物由C 、H 、O 三种元素组成, 分子中含有8个原子。1摩该有机物含有

46摩质子, 完全燃烧该有机物在相同条件下测定CO 2和水蒸气体积比为2∶1。取2.7克该有机物恰好与1摩/升的碳酸钠溶液30毫升完全反应, 求(1)有机物分子式？(2)有机物结构简式？ 利用解联立方程组法求有机物分子式 解: 设有机物分子式C x H y O z

根据题意

V V 2

1

CO H O

22= ∴

n(C)n(H)1

1

=

x y z 8x 26x y 8z 46y 2x y z 4

++==++====???

?

? ∴分子式C 2H 2O 4

n(C H O )n(Na CO ) 2.7

9010.030.030.031

1

22423=?==

∴有机物为二元羧酸 结构简式

（三）有机物燃烧问题 《例7》一定量的甲烷不完全燃烧, 生成由CO 、CO 2和H 2O （气）组成的混合气体49.6克, 将混合气体缓慢通过无水CaCl 2并作用完全、CaCl 2质量增加25.2克, 计算混合气中CO 、CO 2和H 2O （气）的物质的量？若将此甲烷完全燃烧还缺少标准状况下多少升氧气？ 解Ⅰ: 通过联立方程组法解题:

由题意得知m(H 2O) = 25.2g ∴n(H O)25.2g

18g /mol 1.4mol 2==

m(CO) + m(CO 2) = 49.6g －25.2g = 24.4g ∵关系式 CH 4～2H 2O 1mol 2mol 0.7mol 1.4mol ∴n(CO) + n(CO 2) = 0.7mol

设: 生成CO 的物质的量为x 、生成CO 2物质的量为y 。 x y 0.7x 0.4mol

28x 44y 24.4

y 0.3mol

+==+==??

?

设: 此甲烷完全燃烧还需标况下氧气体积为z

2CO O 2+点燃

2CO 2

2mol

22.4L

0.4mol z

204224

..=

z z = 4.48(L) 答（略）

解Ⅱ: 通过平均值法解题 由题意得知m(H 2O) = 25.2g

∴n(H 2O) =

25.2g

18g /mol

= 1.4mol

∴m(CO) + m(CO 2) = 49.6g －25.2g = 24.4g

∵关系式CH4～2H2O

1mol 2mol

0.7mol 1.4mol ∴n(CO) + n(CO2) = 0.7mol

∴CO与CO2混合气平均摩尔质量M

24.4g

0.7mol

244

7

(g/mol)

-

==十字交叉法

∴n(CO) = 0.7mol?4

7

= 0.4mol

n(CO2)= 0.7mol?3

4

= 0.3mol

设此甲烷完全燃烧还需标况下氧气体积为x

2CO + O2点燃

2CO2

2mol 22.4L

0.4mol x

2

0.4

22.4

x

x 4.48(L)

==答（略）

《例8》把MmolH2和NmolC2G4混合, 在一定条件下使它们一部分发生反应生成WmolC2H6, 将反应后所得的混合气体完全燃烧, 消耗氧气的物质的量为多少？

利用守恒法解决可燃物完全燃烧时耗氧量

分析: 反应过程

∴不用讨论和计算多少H2、多少C2H4参加了反应及剩余多少H2、C2H4再按混合物各成分计算耗氧量。可按反应物各组分, 分别计算它们完全燃烧耗氧量即为答案。

解: 2H2 + O2点燃

2H2O C2H4 + 3O2点燃

?→

??2CO2 + 2H2O

2mol 1mol 1mol 3mol

Mmol M

2

mol Nmol 3Nmol

∴耗氧量为M

2

3N(mol)

+

《例9》标准状况下, 将1升CH4、2升C2H6的混合气体, 向该混合气体通入相同状况下50升的空气, 完全燃烧后, 所得气体经干燥恢复到原状态, 气体总体积为多少升？

利用差量法解题

解: V50L21%10.5

O2

=?=升

CH 4～2O 2

C 2H 6～

72

O 2 1升 2升 2升 7升 2升 + 7升<10.5升

∴CH 4、C 2H 6适量 CH 2O CO 2H O V 4222+?→??+点燃（液态）减?

1升 （3－1）升 = 2升

2C H 7O 4CO 6H O V 26222+?→??+点燃（液）减少?

2升 （2 + 7－4）升= 5升

∴V 气体总 = 1 + 2 + 50－（2 + 5）= 46升 答（略） 《例10》平均分子量为30.4CO 、C 2H 4和O 2混合气体经点燃完全反应后, 测知反应后混合气体不再含CO 和C 2H 4。试推算原混合气体各成分的体积分数？（确定体积组成范围） 利用含不等式联立方程组法及平均值法解题。 解: 认真分析混合气组成中各组分的分子量, 可以看出M M 28CO C H 24==（分子量）

∴平均值法解出V %O 2 （体积分数）

∴V %

3

5

O 2×100% = 60% ∵2CO + O 2点燃

2CO 2 C 2H 4 + 3O 2点燃?→??2CO 2 + 2H 2O 2V V

1V 3V

x

x

2

y 3y CO 、C 2H 4共占40%

采用整体设“一”法解题

设混合气总体积为100(L)、CO 气体积为x, C 2H 4气体积为y 。

x y 400

24x <40

0.5x 3y 60%

+=≤≤+≤??

?

答: V %O 2为60%

24%≤V %CO <40%

O V %16%C H 24<≤

（四）有关混合物组成有机计算: 《例11》相同状况下9升甲烷与6升某烯烃混合, 所得混合气的密度等于相同条件下氧气的密度, 求该烯烃的分子式、可能的结构简式？ 平均值法解题

解: 混合气平均摩尔质量M M 32g /mol O 2==

∴烯烃分子式为C 4H 8

可能结构简式 CH 3－CH = CH －CH 3

CH 3－CH 2－CH = CH 2

《例12》丁烷、甲烷、二氧化碳的混合气体其密度是同条件下氢气的22倍, 又知其中二氧化碳占混合气体体积的62.5%, 则三种气体的体积比是 A ．1∶2∶5 B ．5∶2∶1 C ．5∶1∶5 D ．2∶1∶5 答案: D 解: 混合气平均摩尔质量M = 22×2g / mol = 44g / mol

∵M 44g /mol CO 2=

∴CO 2气体体积分数不影响混合气平均摩尔质量, 因此应由丁烷、甲烷的体积分数确定答案, 它们体积分数必须满足下列关系

∴D 为答案 《例13》两种气态烃组成的混合物（分子中碳原子数≤4）20毫升, 与过量氧气混合充分燃烧, 燃烧所得气体产物通过浓H 2SO 4时, 体积减少了30毫升, 剩余气体再通过碱石灰时体积又减少了40毫升（以上气体均在相同状况下测定的）, 求这两种气态烃的可能组成及体积百分含量？ 根据混合物平均分子组成来确定混合物中各成分及体积百分含量？ 解: 设混合气态烃的平均分子组成为C x H y

C H (x y 4)O xCO y

2H O x y 222++?→??+点燃

1mL xmL

y

2

mL

20mL

40mL 30mL 120x

40

x 2

1

20y 230

y 3

====

∴平均分子组成C 2H 3

讨论

（1）一种烃的碳原子数1即CH 4, 则另一种烃的碳原子数为3或4。但混合烃氢原子数

即V V 21

C H CH 410

4

=

为3, 那么这种烃的氢原子数必须小于3, 如C 3H 2、C 3H 1、C 4H 2,、C 4H 1是不存在的。 （2）一种烃的碳原子数为2, 则另一种烃的碳原子数也必须为2, 碳原子数为2的烃C 2H 2、C 2H 4、C 2H 6 其中合理的组合为C H C H C H C H n(H)3mol 222422

26

??????=-

或（满足）

答:（略） 《例14》a 毫升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 毫升, 那么A 、B 、C 三种烃可能是 A ．CH 4、C 2H 6、C 3H 8 B ．C 2H 4、C 2H 2、CH 4 C ．CH 4、C 2H 4、C 3H 4 D ．C 2H 6、C 3H 6、C 4H 6 答案: C 解: 依据题意做出敏捷判断解题方法为差量法、平均值法, 设混合气态烃平均分子组成C x H y 。 C H (x y 4)O xCO y

2H O V x y 222++?→??+点燃（液态）

减少?

1mL 1x y

4

x(mL)++-

amL

2amL

1a 1y

42a

=+

∴y = 4

满足n(H)4mol -

=合理 A ．n(H)4mol -

> B ．n(H)4mol -

< C ．n(H)4mol -=

D ．n(H)6mol -

=

∴选C

∴C H 10mL C H 10mL 22

24??

?

∴C H 3

4

2015mL C H 1

4

205mL 2226?=?=??

???

??