高三化学残基法

高三化学残基法已知某类有机物完全燃烧生成的CO2(或H2O)与耗O2量之比，如何确定这类有机物的通式？很难。残基法可化解这一难点。●难点磁场请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。充分燃烧一含碳、氢、氧的有机物，消耗O2和生成CO2的体积比为5∶4，则此类有机物最简化的通式可表示为____________；其中相对分子质量最小的物质的结构简式为____________；这类有机物充分燃烧时生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，且能发生水解反应的物质其分子式为____________，该有机物能发生水解反应的同分异构体结构简式有____________________________________。●案例探究[例题]化合物CO、HCOOH和OHC—COOH(乙醛酸)分别燃烧时，消耗O2和生成CO2的体积比都是1∶2，后两者的分子可以看成是CO(H2O)和(CO)2(H2O)，也就是说：只要分子式符合[(CO)n(H2O)m](n和m均为正整数)的各有机物，它们燃烧时消耗O2和生成CO2的体积比总是1∶2。现有一些只含C、H、O三种元素的有机物，它们燃烧时消耗O2和生成的CO2的体积比是3∶4。(1)这些有机物中，相对分子质量最小的化合物的分子式是_____________。(2)某两种碳原子数相同的上述有机物，若它们的相对分子质量分别为a和b(a＜b)，则b－a必定是___________(填入一个数字)的整数倍。(3)在这些有机物中有一种化合物，它含有两个羧基。取0.2625g该化合物恰好能与25.0ml0.100mol·Ｌ－1NaOH(aq)完全中和。据此，结合必要的计算和推导，试给出该有机物的相对分子质量和分子式。命题意图：主要考查学生统摄并应用有机物燃烧规律的解题能力。知识依托：有机物的燃烧规律，摩尔质量的计算和化学式的确定方法。错解分析：不能由题给信息，统摄出有机物的燃烧规律，造成本题无解。解题思路：先求符合题意的有机物通式——用残基法，步骤如下：第一步：由题意写出下面式子？＋3O24CO2第二步：根据质量守恒，反推出“？”代表的物质。C4O2＋3O24CO2第三步：将C4O2化为最简式表示(C2O)2＋3O24CO2第四步：将特殊化为一般，得符合题设条件的有机物通式的残基。(C2O)m＋23mO224mCO2第五步：由残基得通式，只须在残基后增加(H2O)n即可。(C2O)m·(H2O)n＋23mO224mCO2＋nH2O(明确各步原理的同学，在具体使用残基法时，可只写出横线上式子，将其余省略，以提高解题速率)可见，只要符合通式(C2O)m·(H2O)n的有机物，完全燃烧时消耗O2和生成CO2的物质的量比都是3∶4。(1)当m=1，n=1时，有机物分子式为：C2H2O2，其结构简式为：OHC—CHO(乙二醛)。这就是答案。(2)由题意b－a=(C2O)m(H2O)n－(C2O)m(H2O)n′=18(n－n′)，n－n′为正整数，b－a必是18的整数倍。(3)所求二元羧酸摩尔质量为：21Lmol0.1000.0250g0.26251=210g·mol－1。则：40m＋18n=210。若分子只含2个碳(m=1)，分子式是HOOC—COOH，不符合(C2O)m(H2O)n通式，不合理。若m=2，(C2O)2式量为80，从210中扣除，余130。余下的数不是18的整数倍，所以也不合理。若m=3，(C2O)3式量是120，从210中扣除，余90。余下的数确实是18的整数倍。因此分子式中m=3，n=5是答案，即(C2O)3(H2O)5或C6H10O8。这个式子是合理的。它有2个不饱和度用在羧基上，也可写出如下合理的结构简式：HOOC—(CHOH)4—COOH，葡萄糖二酸，当然还可以写出很多其他同分异构体(不要求)。答案：(1)C2H2O2(2)18(3)210C6H10O8●锦囊妙计遇到下列情形之一可用残基法：1.如例题，根据有机物的燃烧求通式，然后解决其他问题。2.由总化学式(或其式量)减去某些基团的化学式(或其式量)，得残基的化学式(或其式量)，进而可写出有机物的结构。●歼灭难点训练1.(★★★)某化合物分子式是C8H9NO2，分子中有苯环，苯环上有三个取代基，其中之一是羧基，但并非二甲苯的硝化产物，试写出三个取代基互不相邻的有机物的结构简式：____________。2.(★★★)某有机物A只含C、H、O三种元素，成环状结构，相对分子质量小于60.0，其中O元素的质量分数为36.3%。则A的结构简式为____________，名称为____________。3.(★★★★)分子式与苯丙氨酸相同，且同时符合下列两个条件：①有带有两个取代基的苯环②有一个硝基直接连在苯环上的异构体的数目是A.3B.5C.6D.104.(★★★★★)有机化合物A、B的分子式不同，它们可能含有C、H、O元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混合，完全燃烧时消耗O2和生成H2O的物质的量之比总是1∶2。则：(1)符合要求的A、B分子通式为：____________。(2)若A为CH2O2，则相对分子质量最小的稳定存在的B的分子式是____________，结构简式是____________。附：参考答案难点磁场提示：?＋5O24CO2C4H4＋5O24CO2＋2H2O(CH)m＋45mO2mCO2+2mH2O(CH)m(H2O)n＋45mO2mCO2＋(2m＋n)H2O则此类有机物通式为：(CH)m(H2O)n烃的含氧有机物分子中H原子为偶数，所以当m=2，n=1时，C2H4O(CH3CHO)为符合要求的相对分子质量最小的有机物。余易求。答案：(CH)m·(H2O)n，(m，n∈N)CH3CHOC4H8O2HCOOCH2CH2CH3、HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3。歼灭难点训练1.提示：先求残基，进而由残基分解出2个取代基：C8H9NO2—COOH—C6H3==CH5N==CH3＋NH2答案：2.提示：先求A的式量：由0.16%3.360.60=1.36，知A分子中只含有1个O原子，则A的式量为Mr(A)=%3.360.16=44.1。再求A的残基：44.1－16.0=28.1=Mr(C2H4)，将O原子与残基相连，可得化学式。再求同分异构体：丙基与硝基在苯环上有邻、间、对三种位置关系，丙基有2种，故其同分异构体为6。答案：C4.解析：由题意：？＋O22H2O，H4＋O22H2O，Hm(CO2)n＋4mO22mH2O＋nCO2，(m、n为正整数)，所求通式为：Hm(CO2)n。(2)A为CH2O2，即令通式Hm(CO2)n中m=2，n=1时可得。求相对分子质量最小的B须讨论：不论Hm(CO2)n分子中n为何数，m永远是偶数。①m=4，n=1时，B为H4CO2，试写得CH2(OH)2，一个碳原子上连有2个羟基的物质不能稳定存在。②m≥6，n=1时，无此物质是显然的。③m=2，n=2时，B为H2C2O4，其结构简式为HOOC—COOH(乙二酸)答案：(1)CnHmO2n(2)C2H2O4HOOC—COOH。