有机计算解题技法

穆玉鹏

在高考中，有机化学计算是考查的重点，是教学大纲和高考考试说明的基本要求，是高中学生必须具备的能力之一.现把有机计算题型及解法归结如下，供广大读者参考.

一、确定有机物分子式

常用方法：最简式法、摩尔计算法、燃烧通式法、差量法、十字交叉法等.

例1某有机物组成中含碳54.5%， 含氢9.1%，其余为氧.又知其蒸气在标况下的密度为3.94 g/L，试求其分子式.

解法1最简式法

有机物分子中C、H、O原子个数比：C∶H∶O=54.5%/12：9.1%/1：36.4%/16=2∶4∶1

最简式为C2H4O，设分子式为：（C2H4O）n.

又因为其摩尔质量为：22.4 L/mol×3.94 g/L=88 g/mol

故其分子式为：C4H8O2

解法2摩尔计算法

因为该有机物的摩尔质量为：

3.94 g/L×22.4 L/mol=88 g/mol

所以1 mol该有机物中各元素原子的物质的量为：

n（C）=（1 mol×88 g/mol×54.5%）/12 g/mol=4 mol

n（H）=（1 mol×88 g/mol×9.1%）/1 g/mol=8 mol

n（O）=（1 mol×88 g/mol×36.4%）/16 g/mol=2 mol

所以该有机物的分子式为C4H8O2

评注解法1，根据有机物各元素的质量分数求出分子组成中各元素的原子个数之比（最简式），然后结合该有机物的摩尔质量（或相对分子质量）求有机物的分子式.解法2，根据有机物的摩尔质量（分子量）和有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol有机物中各元素原子的物质的量，从而确定分子中各原子个数，最后确定有机物分子式.

例2标准状况下10 mL某气态烷烃跟80 mL过量的氧气混合， 通入一个容积为90 mL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？

解法1燃烧通式法

CnH2n+2+3n+12O2点燃nCO2+（n+1）H2O （标况下水为液态）

1 mL 3n+12mL n mL

10 mL x 10n mL

110=3n+12xx=5（3n+1）mL

依据题意

80-5（3n+1）+10n10+80×100%=55.56%n=5

∴烷烃的分子式为C5H12

解法2差量法

根据反应前后压强变化， 通过差量法解题求有机物分子式

CnH2n+2+3n+12O2点燃

1 mol

10 mol

nCO2+（n+1）H2O（液态）Δn减小

1+3n+12-n（mol）

（10+80）·（1-55.56%）（mol）

110=n+3240n=5

∴烷烃分子式为C5H12

评注解法1，根据有机物燃烧通式列入已知量，根据比例式直接求出未知量.解法2，列举差量，将“差量”看作化学方程式右端的一项，将已知差量与化学方程式中的对应差量列成比例，其他解题步骤与按化学方程式列比例解题完全一样.

例3相同状况下9 L甲烷与6 L某烯烃混合， 所得混合气体的密度等于相同条件下氧气的密度， 计算该烯烃的分子式.

解法十字交叉法

相同条件下ρ混合气ρO2=Mr混合气MrO2 （密度之比等于分子量之比）

Mr混合气=MrO2=32（依据题意）Mr（CH4）=16

烯烃Mr=14n（CnH2n）

321614n14n-321614n-3216=96n=4

烯烃的分子式为C4H8

评注十字交叉法是进行二组分混和物平均量与组分量计算的一种简便方法.凡可按M1n1+M2n2=（n1+n2）计算的问题，均可用十字交叉法进行计算，式中，（n1+n2）表示混和物的某平均量，M1、M2则表示两组分对应的量.如表示平均分子量，M1、M2则表示两组分各自的分子量，n1、n2表示两组分在混和物中所占的份额，n1：n2表示两组分物质的量之比.

二、有机物耗氧量的比较

1.比较等物质的量有机物燃烧耗氧量大小

例41 mol下列有机物充分燃烧耗氧量最小的是（ ）.

A.C3H4B.C2H5OHC.CH3OHD.CH3CH3

解法1有机物燃烧的反应方程式CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2xCO2+y/2 H2O，x+y/4-z/2的值分别为：A.4B.3C.1.5D.3.5

解法2改写分子式

A.C3H4

B.C2H5OH——C2H4·H2O

C.CH3OH——CH2·H2O

D.C2H6

答案应为：C

评注解法1，根据分子式CXHYOZ计算x+y/4-z/2，该值越大有机物的耗氧量越多.解法2，改写分子式，若是烃则1 mol C与4 mol H耗氧量相等；若是烃的含氧衍生物，则观察分子式，看是否可把分子式中的C、H、O写成“CO2”或“H2O”形式，在比较剩余C、H的耗氧量即可.

2.比较等质量烃燃烧耗氧量大小

例5质量相等的下列物质完全燃烧时耗氧量最大的是（ ）.

A.C6H6 B.C2H6 C.C3H8 D.C7H12

解析12 g C燃烧耗氧气1 mol，12 g H2燃烧耗氧气3 mol；即等质量的C和H燃烧耗氧：H>C.把烃分子式改写为CHX形式，CHX式中X值越大烃分子中H质量分数越大，烃燃烧耗氧量越大.

A.C6H6——CH B.C2H6——CH3

C.C3H8——CH8/3D.C7H12——CH12/7

所以，耗氧量最大是C2H6.

评注等质量时，12 g C消耗32 g O2，4 g H消耗32 g O2，因此，烃中H的质量分数越高消耗O2越多.现把分子式CxHy改写成CHy/x的形式，y/x越大，消耗O2越多.

三、混和物组成成份的确定

常用方法：燃烧通式法、平均值法、差量法、讨论法和这些方法的综合运用.

例6有两种饱和一元醇组成的混合物0.9172 g；该混合物跟足量钠反应生成22.4 mL氢气（标准状况），则两种醇的分子式分别为（ ）.

A. C2H5OHC3H7OHB. C3H7OHCH3OH

C. CH3OHC2H5OHD. C3H7OHC4H9OH

解法中间值法

2ROH+2Na2RONa+H2↑

故混合醇的物质的量为：

0.0224 L22.4 L/mol×2=0.02 mol

其平均分子量为： 0.91720.02=45.86

说明混合物是由分子量大于45.86的醇和分子量小于45.86的醇所组成，由此推断答案只能是B、C.

评注已知a、b、c存在a

例7a mL 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 mL， 那么A、B、C三种烃可能是（）.

A.CH4、C2H6、C3H8B.C2H4、C2H2、CH4

C.CH4、C2H4、C3H4 D.C2H6、C3H6、C4H6

解法差量法、平均值法 燃烧通式法

设混合气态烃平均分子组成CxHy.

CxHy+（x+y4）O2点燃xCO2+y2H2O（液态）ΔV减少

1 mL1+x+y4-x（mL）

a mL 2a mL

1a=1+y42a∴y=4

满足n（H）=4 mol合理

A.n（H）>4 molB. n（H）<4 mol

C.n（H）=4 mol D.n（H）=6 mol

∴选C.

评注根据有机物燃烧通式，利用差量法求得平均值，确定其取值范围，即可选出正确选项.

例8常压120℃将1 L CO和某烯烃组成的混合气体与11 L过量的氧气混合， 经点燃充分反