Question

標準狀況下，密度為0.717g/L的某氣態烴0.56L，在足量氧氣中充分燃燒，反應后的氣體先通過無水氯化鈣，氯化鈣增重0.9g；再通過氫氧化鈉溶液，溶液增重1.1g．通過計算判斷此氣態烴的分子式，并畫出其分子空間結構的示意圖．

　

　

Answer 1

　解法1：

　　設該烴中C、H元素的質量分別為x、y g．

　　根據題意和題中數據：

　　CO₂～　C　　 H₂O　～　2H

　　44g 　　12g 　18g 　　　2g

　　1.1g 　　x 　 0.9g　　　y

　　44∶1.1=12∶x 18∶0.9=2∶y

　　x=0.3（g） y=0.1（g）

　　烴中C、H元素原子個數比

　　

　　該烴實驗式為CH4，式量為16．

　　該烴相對分子質量=0.717×22.4=16

　　該烴分子式為CH4，其分子空間結構示意圖見下一解法的解題過程．

　　解法2：

　　設該烴為CmHn．此烴1mol完全燃燒生成CO2和H2O分別為xg和yg．

　　

　　0.56∶22.4=1.1∶x 0.56∶22.4=0.9∶y

　　x=44（g） y=36（g）

　　

　　該烴分子式為CH₄．其分子空間結構示意圖為

　

解法3：

　　該烴摩爾質量=0.717×22.4=16（g／mol），只能是有機物中相對分子質量最小的CH4．

解析:

本題是在已知有機物完全燃燒時，涉及的有關物質量關系，判斷其分子組成的典型定量計算題．其解法有三種．

　　第一種解法是通過該烴燃燒生成的CO2和H2O的量，即本題中燃燒生成氣體經過NaOH溶液和無水氯化鈣后，兩者增重的量，計算出烴中的C、H元素的質量比，進而求得實驗式．再根據題中該氣態烴在標準狀況下的密度，求得其相對分子質量．最后由實驗式和相對分子質量．判斷它的分子組成．然而本題所給數據，求得實驗式為CH4．依據烴的分子組成中，C原子個數為n時，H原子的最多個數不大于（2n+2）個的規律，即可確定此實驗式就是所求的分子式．

　　第二種解法是通過烴的燃燒通式：

　　計算該烴1mol完全燃燒時，生成CO2和H2O物質的量，從而求得烴分子中C、H元素原子個數，求得其分子式

　　第三種解法是由本題特點決定的解法特例．即通過該烴在標準狀況下的氣體密度、計算相對分子質量為16．而相對分子質量為16的烴，是相對分子質量最小的甲烷，其分子式為CH4．

　　如上各解法均可求得該烴為甲烷，就可畫出表示甲烷分子空間結構的正四面體分子構型．