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1、有机物分子式和结构式的确定 练习与解析2（一）巩固类1.某有机物在氧气中充分燃烧，生成水蒸气和CO2的物质的量之比为11，由此可以得出的结论是（）A.该有机物分子中C、H、O原子个数比为123B.分子中C、H原子个数比为12C.有机物中必定含有氧D.有机物中必定不含有氧解析：根据燃烧产物只能确定该有机物分子中C、H原子个数之比为12，不能确定是否含有氧。答案：B2.已知由C、H、O元素组成的化合物9.2 g，完全燃烧后可以得到17.6 g CO2和10.8 g H2O，则该化合物的化学式为（）A.C2H4 B.C2H6C.C2H4O D.C2H6O解析：9.2 g有机物燃烧得到n（CO2）=0
2、.4 mol，n（H2O）=0.6 mol。说明在9.2 g有机物中含n（C）=0.4 mol、m（C）=4.8 g，含n（H）=1.2 mol,m（H）=1.2 g，含m（O）=9.2 g4.8 g1.2 g=3.2 gn（O）=0.2 mol故该有机物中N（C）N（H）N（O）=261 分子式为C2H6O答案：D3.某气态烃的组成中碳元素的质量分数为81.8%，其密度是相同条件下氢气密度的22倍，则该烃的分子式为（）A.C2H6 B.C3H6C.C3H8 D.C4H8解析：该气态烃的相对分子质量：Mr=222=44，则该气态烃中含碳原子： =3含氢原子：=8该烃的分子式：C3H8。本题求分
3、子式的方法很多，也可以直接利用“商余法”求分子式：=32即C3H8。或根据碳和氢的质量分数，先求出实验式C3H8，利用有机物的组成关系（C3H8已达饱和）推出实验式即分子式。答案：C4.若1 mol某气态烃CxHy完全燃烧，需用3 mol O2，则（）A.x=2，y=2B.x=2，y=4C.x=3，y=6D.x=3，y=8解析：根据烃的燃烧通式：CxHy + （x+）O2xCO2+H2Ox+=3 y=4（3x）当x=2、y=4时合理。答案：B5.丙烯和某种气态烃组成的混合气体完全燃烧时，所需O2的体积是混合气体的5倍（相同状况），则该气态烃是（）A.C4H8 B.C3H4C.C2H6 D.C2
4、H4解析：C3H6完全燃烧时，所需O2的体积是它的4.5倍，则另一烃完全燃烧，所需O2的体积比其5倍要大，只有C4H8符合。答案：A6.两种气态烃组成的混合气体0.1 mol，完全燃烧得0.16 mol CO2和3.6 g水，则混合气体中（）A.一定是甲烷和乙烯B.一定没有乙烯C.一定有乙炔D.一定有甲烷解析：由题目1 mol混合烃燃烧得1.6 mol CO2和2 mol的水，则该混合烃的平均组成为C1.6H4，故该混合烃中一定含有甲烷。答案：D7.某烃的组成中含碳、氢元素的质量比为61，该烃对氮气的相对密度为2，该烃能与H2发生加成反应，所得加氢产物的二氯代物有三种同分异构体，则该烃为（）A
5、. CH2=CHCH2CH3B.CH2=CH2C.CH3CH=CHCH3D. 解析：该烃的相对分子质量Mr=282=56,该烃分子中碳原子数N（C）=4，氢原子数N（H）=8，所以该烃的分子式为C4H8，B不符合题意；A、C加H2后得到CH3CH2CH2CH3，其二氯代物有6种，故只有D符合题意。答案：D8.下列各组有机物，当总质量一定时，不管以何种比例混合，完全燃烧时生成H2O的质量一定的是（）A.C6H4与C2H4O3B.C12H8与C2H4O2C.HCHO与CH3COOHD.C6H6与C6H6O解析：当有机物的实验式相同或含氢的质量分数相同时，只要总质量一定，完全燃烧时生成H2O的质量一
6、定为定值。A项中含H的质量分数均为100%，C项最简式均为CH2O。答案：AC9.将1 mol某饱和醇分成两等份，一份充分燃烧后生成1.5 mol CO2，另一份与足量的金属钠反应生成5.6 L（标准状况）H2。这种醇分子的结构中除羟基外，还有两种不同的氢原子，则该醇的结构简式为（）A. B. C.CH3CH2CH2OHD. 解析：由题意:每0.5 mol 醇1.5 mol CO2,可知该醇的分子中含有3个碳原子。n（H2）=0.25 mol0.5 mol醇可与金属钠反应放出0.25 mol H2，说明该醇的分子中含有1个羟基，故B、D不符合题意；CH3CH2CH2OH分子中除OH外，还有三种
7、不同的H原子，故只有A符合题意。答案：A10.某化合物含碳、氢、氮三种元素，已知其分子内的4个氮原子排列成内空的四面体结构，且每2个氮原子间都有1个碳原子，分子中无CC、C=C和CC键。则此化合物的化学式是（）A.C6H12N4B.C4H8N4C.C6H10N4D.C6H8N4解析：由于N原子构成了内空的四面体，所以该化合物分子中含4个N原子。每两个氮原子间有一个C原子，相当于在四面体的每个棱上有一个C原子，即共有6个碳原子。再考虑到C的四个共价键，每个碳原子上还应有两个氢原子。所以化合物的化学式为C6H12N4。答案：A11.某含碳、氢、氧三种元素的有机物，其C、H、O的质量比为618，它的
8、实验式为_；该有机物蒸气的密度是相同条件下氢气密度的30倍，则该有机物的分子式为_。解析：该有机物分子中各元素原子的数目（N）之比为：N（C）N（H）N（O）=121，实验式为CH2O。若该化合物有n个CH2O，则M=302 gmol1=60 gmol1，Mr=（12+2+16）n=60，n=2。所以该化合物的分子式为C2H4O2。答案：CH2O C2H4O212.某氯代烃的蒸气对氢气的相对密度为49.5。取9.9 g该有机物与NaOH溶液共热，充分反应后，用硝酸酸化，再加入足量的硝酸银溶液得到白色沉淀28.7 g。试通过计算确定该氯代烃的分子式及可能的结构简式。解析：该有机物的相对分子质量：
9、Mr=49.52=99n（CxHyClz）=0.1 moln（AgCl）=0.2 mol所以，在1 mol该有机物分子中含有2 mol氯原子。则：12x+y+235.5=99，12x+y=28，y=2812x。当x=1时，y=16，不合理，舍去；当x=2时，y=4，合理。因此该有机物的分子式为C2H4Cl2，结构简式为ClCH2CH2Cl、CH3CHCl2。答案：分子式：C2H4Cl2结构简式：ClCH2CH2Cl、CH3CHCl213.有机物A蒸气的质量是相同体积乙醇蒸气质量的2倍（相同状况下）。1.38 g A完全燃烧后，若将产物通过碱石灰，碱石灰增重3.06 g，若将燃烧产物通过浓H2S
10、O4，浓H2SO4的质量增重1.08 g。另取4.6 g A与足量的钠反应，生成的H2在标准状况下为1.68 L。A不与纯碱反应。通过计算确定A的分子式和结构简式。解析：该有机物Mr=246=92n（CxHyOz）=0.015 molCxHyOz+（x+）O2xCO2 + H2O1 mol x mol mol0.015 mol 0.015x mol 0.0075y mol解得：Mr（CxHyOz）=312+8+16z=92，z=3该有机物分子式为C3H8O3。由题意可计算出0.05 mol A与Na反应放出H2的物质的量。n（H2）=0.075 mol即1 mol A1.5 mol H2，说明
11、分子中含有三个羟基。故结构简式为 。答案：C3H8O3 CH2OHCHOHCH2OH14.为了测定一种气态烃A的化学式，取一定量的A置于一密闭容器中燃烧，定性实验表明产物是CO2、CO和水蒸气。学生甲、乙设计了两个方案，均认为根据自己的方案能求出A的实验式。他们测得的有关数据如下（箭头表示气流的方向，实验前系统内的空气已排尽）：甲：燃烧产物 增重2.52 g 增重1.32 g 生成CO2 1.76 g乙：燃烧产物增重5.60 g增重0.64 g增重4 g试回答：（1）根据两方案，你认为能否求出A的实验式？（2）请根据你选择的方案，通过计算求出A的实验式。（3）若要确定A的分子式，是否需要测定其
12、他数据？说明原因。解析：（1）乙方案中是先将燃烧产物通过碱石灰，增重的5.6 g是生成的CO2和H2O的质量之和，因此无法求出CO2和H2O各是多少。甲方案可以根据浓H2SO4增重量得出生成H2O 2.52 g，由碱石灰增重量得出生成CO2 1.32 g，且根据燃烧所得CO2的质量得生成的CO为1.12 g。故甲方案能够求得A的实验式。（2）由甲方案得：生成H2O 2.52 g，n（H）=2=0.28 mol；生成CO2共（1.32+1.76）g，n（C）=0.07 mol。则A的实验式：N（C）N（H）=0.070.28=14，即CH4。（3）不需要再测定其他数，因为该实验式中，H的含量已达
13、到最大，故A的实验式就是A的分子式。答案：（1）甲方案能求出A的实验式，乙方案不能。（2）A的实验式CH4（3）不需要。因为该实验式中，H的含量已达最大，实验式就是分子式。15.已知某种燃料含有碳、氢、氧三种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图65所示的装置，得到如下表所列的实验结果（假设产生的气体完全被吸收）：实验前实验后（干燥剂+U形管）的质量101.1 g102.9 g（石灰水+广口瓶）的质量312.0 g314.2 g图65根据实验数据求：（1）实验完毕后，生成物中水的质量为_g。假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为
14、_g。（2）生成的水中氢元素的质量为_g。（3）生成的二氧化碳中碳元素的质量为_g。（4）该燃料中碳元素与氢元素的质量比为_。（5）已知这种燃料的每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为_，结构简式为_。解析：（1）m（H2O）102.9 g101.1 g1.8 gm（CO2）314.2 g312.0 g2.2 g则n（CaCO3）n（CO2）0.05 molm（CaCO3）5 g（2）m（H）m（H2O）1.8 g0.2 g（3）m（C）m（CO2）2.2 g0.6 g（4）m（C）m（H）0.60.231（5）该燃料分子中C、H的原子个数比为：N（C）N（H）14。据碳四价的原则知，当
15、有机物分子中的碳氢原子个数比为14时，分子中只能含CH4，而不能为CH4的整数倍，又因为每个分子中含有一个氧原子，则该燃料的分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。答案：（1）1.8 5 （2）0.2 （3）0.6 （4）31 （5）CH4O CH3OH（二）提升类1.常温下，将气态烷烃、烯烃按体积比51混合，混合气体是相同条件下等质量H2体积的116，则混合气体的组成为（）A.甲烷、乙烯 B.乙烷、丙烯C.丁烷、丁烯D.甲烷、丁烯解析：由题意可知，混合气体的平均相对分子质量为32，甲烷、乙烯的相对分子质量都小于32，选项A不符合；丁烷、丁烯的相对分子质量都大于32，选项C也不符合；将D项代入
16、计算（165561）622.7，不符合。答案：B2.常温常压下，50 mL三种气态烃的混合物与足量的氧气混合点燃爆炸，恢复到原来状况时，体积共缩小100 mL。则三种烃的可能组合是（）CH4 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8A.B.C.D.解析：设三种烃的平均组成为CxHy。CxHy（x）O2xCO2H2O V1 x x 150 mL 100 mL则 110050（1）y4即平均组成符合CH4的烃符合题意。答案：C3.“长征二号”火箭所用的主要燃料叫做“偏二甲肼”。已知该化合物的相对分子质量为60，其中含碳的质量分数为40%，氢的质量分数为13.33%，其余是氮元素，则“偏二甲
17、肼”的分子式为（）A.CH4N B.C2H8N2C.C3H10ND.CN3H6解析：由题意“偏二甲肼”的相对分子质量为60，其中含碳原子数N（C）=2，氢原子数N（H）=8，氮原子数N（N）=2故“偏二甲肼”的分子式为C2H8N2。答案：B4.某有机物CHO完全燃烧时需O2的物质的量是该有机物的x倍，生成CO2和H2O的物质的量之比为11。该有机物分子中x、y、z的关系是（）A.x2y B.xyC.xy2D.xy解析：因n（CO2）n（H2O）11，则xy12，y2x。又CxHyOxO2xCO2H2O，据氧原子守恒知：或y2，即x 。答案：B5.一种气态烷烃和一种气态烯烃，它们的分子式中所含碳
18、原子数相同。若1体积这种混合烃在O2中充分燃烧能生成2体积CO2和2.4体积水蒸气（相同条件下测定），则混合物中烷烃和烯烃的体积之比为（）A.31 B.13 C.23 D.32解析：设混合烃为CxHy，则有：CxHy+（x+）O2xCO2+H2O1 2 2.4CxHy平均组成为C2H4.8 故两种烃分别为C2H6和C2H4。可以由十字交叉法确定体积比：V（C2H6）V（C2H4）=0.81.2=23。答案：C6.某气态化合物X含C、H、O三种元素，现已知下列条件：X中C的质量分数；X中H的质量分数；X在标准状况下的体积；X对氢气的相对密度；X的质量。欲确定化合物X的分子式，所需的最少条件是（）
19、A.B.C.D.解析：确定X的分子式应知道X的相对分子质量，条件可以求X的相对分子质量；确定X分子中C、H、O的原子个数时，至少应已知X中两种元素的质量分数，和能满足要求。所以最少的条件组合为。答案：A7.将2 mL气态饱和烃和13 mL氧气装入一密闭容器中，待反应完全后，得到的只是燃烧产物及过量的氧气，则该烃分子组成中碳、氢元素的质量比不可能是（）A.31 B.41C.92 D.245解析：根据饱和烃的通式，则有如下反应：CnH2n+2 + （）O2nCO2+（n+1）H2O1 2 mL 2mL由于燃烧后有O2剩余，则3n+113，n4，所以该饱和烃只可能是CH4、C2H6或C3H8，其C、
20、H质量比分别是31、41或92。答案：D8.下列各组有机物不管它们以任何物质的量比混合，只要混合物的物质的量一定，则在完全燃烧时，消耗氧气的量恒定不变的是（）A.C3H6和C3H8B.C4H6和C3H8C.C4H8和C4H8OD.C3H6和C3H8O解析：等物质的量的有机物其耗氧量的比较依据：除分子式相同外，若增加1个碳原子的耗O2量与增加4个H原子的耗O2量相同；不饱和的烯烃与该烃和水加成产物的耗O2量相同；一个氧原子内耗 2个H原子。由此分析D符合题意。答案：D9.将0.1 mol某有机物与0.3 mol O2混合，于密闭反应器中用电火花点火，将燃烧产物通入过量的澄清石灰水中，可得到沉淀2
21、0.0 g，溶液质量减少5.80 g；剩余气体继续通过灼热的CuO，可以使CuO质量减少1.60 g，由此可知该有机物的分子式为（）A.C2H6O B.C3H6OC.C3H6O2D.C4H8O2解析：由于该有机物的燃烧产物可以使CuO还原为Cu，说明有CO产生，故0.1 mol有机物没有完全燃烧生成CO2和H2O。由题意，当0.1 mol有机物燃烧生成0.2 mol CO2和0.3 mol H2O时，同时还生成0.1 mol CO，故该有机物分子式为C3H6O2。答案：C10.某含氧有机化合物A可以作为无铅汽油的抗爆震剂，它的相对分子质量为88.0，其中含碳元素质量分数为68.2%，含氢元素质
22、量分数为13.6%，经红外光谱和核磁共振氢谱显示该分子中有4个甲基，则A的结构简式为（）A. B. C. D. 解析：该有机物中含碳N（C）=5含氢N（H）=12含氧N（O）=1 即分子式为C5H12O。则A、C均不符合题意,D中不含4个CH3，也不符合题意。此题也可以先根据相对分子质量为88，首先淘汰去A、C，因为M（A）=126+14+16=102，M（C）=126+14+162=118均不符合题意。答案：B11.某烃A是环状化合物，分子中原子核外共有56个电子。（1）写出该烃的分子式：_。（2）A有多种同分异构体B和C等，B分子中每个碳原子以3个键长相等的单键分别跟其他3个碳原子相连，分
23、子中只有一种碳碳键角，C属于芳香烃，C分子只有一个碳原子环，能使溴水、KMnO4溶液褪色。写出它们的结构简式：B_，C_。解析：（1）设烃的分子式为CxHy。6xy56讨论：x7，y14；x8，y8，所以，烃的分子式为C8H8或C7H14。（2）由题意可得：B、C的结构简式为 ; C: 。答案：（1）C8H8或C7H14（2）12.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉里加热时用纯氧气氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。图66所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。图66回答下列问题：（1）产生的氧气按从左到右流向，所选装置各导管的连接顺序是_。（2）C装置中浓H2
24、SO4的作用是_。（3）D装置中nO2的作用是_。（4）燃烧管中CuO的作用是_。（5）若准确称取0.90 g样品（只含C、H、O三种元素的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32 g，B管质量增加0.54 g，则该有机物的实验式为_。（6）要确定该有机物的分子式，还要_。解析：据题意，首先应在D中制备O2，之后用C除去O2中的水蒸气，然后将O2通入E中与样品反应，为防止O2不足，E中装有热的CuO，以保证将有机物充分氧化为CO2和H2O，最后用B吸收生成的H2O（g），用A吸收生成的CO2。（5）0.90 g样品中含碳元素：1.32 g0.36 g，含氢元素：0.54 g0.06 g
25、则氧元素的质量为：0.90 g0.36 g0.06 g0.48 gC、H、O的原子个数比为：121即有机物的实验式为CH2O。答案：（1）g、f、e、h、i、c（或d）、d（或c）、a（或b）、b（或a）（2）吸收水分，得到干燥的氧气 （3）催化剂，加快氧气的生成速率（4）使有机物充分氧化生成CO2和H2O （5）CH2O （6）测出有机物的相对分子质量13.只含C、H、O的有机物A和B，它们的实验式相同，但A的相对分子质量大于B。将1.50 g A或B完全燃烧后的气体依次通过无水CaCl2和碱石灰，测得分别增重0.90 g和2.20 g，若A、B以等物质的量混合，汽化后形成气体的密度是相同条
26、件下H2密度的22.5倍。（1）求A、B的实验式。 （2）求A、B的相对分子质量和分子式。解析：本题思路是先从CO2、H2O的质量中求出C、H的质量，再求氧元素的质量，就可求出实验式。（1）1.50 g有机物中含C：n（C）=0.05 molm（C）=0.05 mol12 gmol1=0.6 g含H：n（H）=2=0.1 molm（H）=0.1 mol1 gmol1=0.1 g含O：m（O）=1.50 g0.6 g0.1 g=0.8 gn（O）=0.05 moln（C）n（H）n（O）=0.050.10.05=121A、B的实验式为CH2O（2）由题意得：A、B的平均相对分子质量为r=22.5
27、2=45,因实验式的相对分子质量为30，平均相对分子质量为45，所以，B的相对分子质量为30。又因A、B具有相同的实验式，A、B等物质的量混合，所以A的相对分子质量为60。A的分子式为C2H4O2，B的分子式为CH2O。答案：（1）A、B的实验式为CH2O；（2）A、B的相对分子质量分别为60、30，分子式A：C2H4O2,B:CH2O。14.取3.40 g只含羟基不含其他官能团的液态饱和多元醇，置于5.00 L氧气中，点燃，醇完全燃烧。反应后气体的体积减少0.56 L。气体经CaO吸收，体积减少2.80 L（所有体积均在标准状况下测定）。（1）该醇中C、H、O的原子个数之比为_。（2）由以上
28、比值，能否确定该醇的分子式：_，其原因是_。（3）如果将该多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子，所得到的卤代物都只有一种，试写出该饱和多元醇的结构简式。解析：由于该醇为饱和多元醇，则设该醇的分子式为CnH2n+2Ox。CnH2n+2Ox+（）O2nCO2+（n+1）H2O V 1 n 2.8 0.56 得nx=54故该醇分子中N（C）N（H）N（O）=5124由于该醇的实验式中H原子已达饱和,所以实验式也即分子式C5H12O4。又由于该多元醇中任一羟基换成一个卤原子所得卤代物都只有一种,说明4个羟基的位置是等同的。该醇的结构简式为 。答案：（1）5124（2）能确定 该实验式中H原子个数已达到饱
29、和，所以实验式也即分子式C5H12O4（3）C（CH2OH）415.已知某不饱和烃含碳元素85.71%（质量分数），1 mol该烃充分燃烧后生成的CO2全部被4 molL1的氢氧化钠溶液1.5 L吸收。根据所得溶液中溶质的组成，推断不饱和烃的分子式，并填写下表（有几种情况填几种，可不填满）。所得溶液中的溶质相应烃的化学式（1）（2）（3）（4）（5）（6）解析：不饱和烃分子里的碳、氢原子个数比为：N（C）N（H）12故烃的最简式为CH2，为烯烃。n（NaOH）4 mol11.5 6 mol（1）当NaOH与不过量的CO2反应时，只发生反应：2NaOHCO2=Na2CO3H2O此时n（CO2）3
30、 mol若n（CO2）3 mol，溶质为Na2CO3，烃的分子式为C3H6。若n（CO2）3 mol，只能等于2 mol，则溶质为Na2CO3和NaOH，烃分子里含2个碳原子，为C2H4。（2）当NaOH与足量的CO2反应时，只发生反应：NaOHCO2=NaHCO3则n（CO2）6 mol，此时溶质为NaHCO3，烃的分子式为C6H12。（3）当上述两个反应均发生时，溶质为Na2CO3和NaHCO3。3 moln（CO2）6 mol，烃分子里有4个或5个碳原子，为C4H8或C5H10。答案：所得溶液中的溶质相应烃的分子式（1）Na2CO3和NaOHC2H4（2）Na2CO3C3H6（3）Na2CO3和NaHCO3C4H8或C5H10（4）NaHCO3C6H12
