有機推斷題中經(jīng)常出現(xiàn)的一類題目是這樣的:給出一定的限定范圍,確定該范圍內(nèi)有機物的分子式或結(jié)構(gòu)簡式,即有機物的不定推斷題。這類題目可用等效轉(zhuǎn)換的思想加以解決。
1.根據(jù)質(zhì)量守恒進行等量代換
例1 某有機物的相對分子質(zhì)量為58,根據(jù)以下條件回答問題:
(1)若該有機物只由碳氫組成,則可能的結(jié)構(gòu)簡式為_________;
(2)若為含氧衍生物,且分子中有—CH3,則可能的結(jié)構(gòu)簡式為_________;
(3)若分子中無—CH3,又無—OH,但能發(fā)生銀鏡反應(yīng),則結(jié)構(gòu)簡式為_________;
(4)分子中既有—OH,還有,則結(jié)構(gòu)簡式為_________。 解析(1)只由碳氫兩元素組成,該有機物為烴類,可根據(jù)烴的通式CxHy,用商余法確定其分子式:58/12=4…10,則分子式為C4H10,結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2CH3或。(2)(3)(4)有機物為烴的衍生物,根據(jù)C、H、O的相對原子質(zhì)量,有如下的等量關(guān)系: C——12H,O——CH4,3O——4C,根據(jù)這些等量關(guān)系進行代換,則有: 則(2)為CH3CH2CHO或或;(3)為;(4)CH2=CHCH2OH
2.根據(jù)氫原子守恒進行等量代換
例2 寫出燃燒后符合關(guān)系的所有可能有機物的結(jié)構(gòu)簡式。 解析 由可知,有機物中C:H = 1:4,符合此條件的烴有CH4;根據(jù)關(guān)系式中H——OH中氫原子相等進行等量代換,可知還有CH3OH;另外,符合題意的有機物還有CO(NH2)2。
3.根據(jù)價鍵守恒進行等量代換
例3 喹啉是一種雜環(huán)化合物,它存在于多種藥物中。將萘(分子量為128)的一個碳原子換成氮原子,即得喹啉,推測其分子量為___________。
解析 根據(jù)有機物成鍵規(guī)律,有如下關(guān)系:CH——N,故按此進行代換,則有C10H8C9H7N,所以喹啉的相對分子質(zhì)量為129。
4.根據(jù)組成元素的質(zhì)量分數(shù)不變進行等量代換
例4 A、B是式量不相等的兩種有機物,無論A、B以何種比例混合,只需混合物的總質(zhì)量不變,完全燃燒后,所產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量也不變,試寫出兩組符合以上情況的有機物的化學(xué)式____________和________________,____________和________________,并回答A、B滿足什么條件。
解析 (1)最簡式相同的兩種有機物,混合物中各元素的質(zhì)量分數(shù)不變,故有:
①烴類:(CH)n有C2H2和C6H6 (CH2)n有C2H4和C3H6等
②烴的含氧衍生物:(CH2O)n有CH2O和C2H4O2、C3H6O3、C6H12O6等。
(2)最簡式不同,但符合碳元素質(zhì)量分數(shù)相等的組合如:
CH4中含碳75%,將其式量擴大10倍,含碳量仍為75%,按O——16H等量代換,經(jīng)討論為C10H8O2,同理可推出CH4的其它組合有C9H20O、C8H18O、C7H12O等。
另外,還可以推出C2H6和C12H20O等多組答案。
5.根據(jù)耗O2量進行等量代換
例5 某有機物A燃燒只生成CO2和H2O,1mol A完全燃燒時,消耗3 mol O2。
(1)寫出A的可能化學(xué)式(3種)_________、_________、_________;
(2)A不與Na、NaOH溶液反應(yīng),取0.1 molA和足量銀氨溶液反應(yīng)生成mg銀,若m=43.2g,則A的結(jié)構(gòu)簡式為_________;若m=21.6g,則A的結(jié)構(gòu)簡式為_________。
解析 設(shè)A為烴,其化學(xué)式為CxHy,則:
因,∴4x
+y=12,經(jīng)討論,x=2、y=4時,分子為C2H4成立。 再根據(jù)有機物耗O2關(guān)系規(guī)律:C——2O,2H——O,故按C——4H關(guān)系進行換算;耗O2不變,也可以在分子中增(H2O)m、(CO2)n,均不影響耗O2的量。則有:
(2),只有當(dāng)m=1時,分子式為C2H6O成立,其結(jié)構(gòu)簡式可能為:CH3CH2OH或CH3OCH3。 (3),當(dāng)n=1時,分子式為C3H4O2,其結(jié)構(gòu)簡式可能為:CH2=CHCOOH或或OHCCH2CHO;當(dāng)n=2時,分子式為C4H4O4,結(jié)構(gòu)式為:HOOCCHCHCOOH。 (4),當(dāng)n=1、m
=1時,分子式為C3H6O3成立,其結(jié)構(gòu)簡式為、、、
6.根據(jù)化學(xué)式進行等量代換
例6 有機物A、B分子式不同,它們可能含有C、H、O元素中的兩種或三種。已知A的相對分子質(zhì)量為30。試回答下列問題:
(1) 若A為烴,則A的分子式是______________;
(2) 若A為烴的衍生物,則A的分子式是__________;
(3) 如果將A(烴)、B不論以何種比例混合,只要其物質(zhì)的量之和不變,完全燃燒所消耗的O2和生成的水的物質(zhì)的量不變,則符合條件的化合物B中,相對分子質(zhì)量最小的是__________(寫分子式),若B能發(fā)生銀鏡反應(yīng),分子中沒有甲基,則得結(jié)構(gòu)簡式是_______。
解析 (1)30/12= 2…6, 因此A的分子式是C2H6(商余法)(2)①分子中最多含一個O原子,因此A的分子式是CH2O;②等效相對分子質(zhì)量法:相對分子質(zhì)量O——CH4,因此A的分子式是CH2O。(3)等效化學(xué)式(燃燒耗O2等效):由題意可知,每1 mol A、B物質(zhì)耗O2相等,每1mol A、B物質(zhì)中含H的物質(zhì)的量相等。由(1)可知烴A只能是C2H6,因此B物質(zhì)的化學(xué)式為C2H6.nCO2,相對分子質(zhì)量最小,即n=1,所以B為C2H6.CO2,即C3H6O2。能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明分子中有醛基,又分子中無甲基,結(jié)構(gòu)簡式只能是OHCCH2CH2OH。
答案 (1)C2H6 (2)CH2O (3)C3H6O2 OHCCH2CH2OH