Question

吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子中含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%，其余为O。已知其相对分子质量不超过300，海洛因是吗啡的二乙酸酯。

（1）吗啡的相对分子质量是______________，分子式是____________________________。

（2）海洛因的相对分子质量是_______________，分子式是_________________________。

Answer 1

解析：（1）方法1——最简式法

n（C）∶n（H）∶n（N）∶n（O）

=∶∶∶=5.97∶6.67∶0.351∶1.05。怎样将其转化为最简整数比（此乃实验式法的最大缺点）？观察比值数据，分子中N的个数最少，而N的个数又必须为整数，因此可考虑用“0.351/n”(n为正整数)去试除各项。当n=1，将0.351试除比值后有:n（C）∶n（H）∶n（N）∶n（O）=17.0∶19.0∶1.00∶2.99。由所得比值及有效数字法则，可确定实验式为C₁₇H₁₉NO₃。又设分子式为（C₁₇H₁₉NO₃）_m，当m=1时，相对分子质量为285，当m=2时，相对分子质量为589，故吗啡的分子式为C₁₇H₁₉NO₃，相对分子质量为285。

方法2：单位物质的量方法

上面是得出最简式之后进行讨论得出结果。我们是否可首先讨论？怎样讨论？对题中数据推敲：N的相对原子质量不是最小，而它的含量却是最小，因而可推知分子式中N的原子个数最少。

假设分子中只含1个氮，则14/0.049 1=285,若有2个N，则2×14/0.049 1=570,由于吗啡的相对分子质量＜300，所以分子式中只有1个N原子，相对分子质量为285。用“单位物质的量法”（即求1mol物质中各粒子的物质的量）有：

n(C)=285×0.7158/12=17

n(H)=285×0.0667/1=19

n(O)=285×(1-0.715 8+0.667+0.0491)/16=3故吗啡的分子式为C₁₇H₁₉NO₃。

（2）守恒方法

酯是醇羟基和酸羟基脱水而成的。由海洛因是“吗啡的二乙酸酯”可知，一分子吗啡和二分子乙酸脱去二分子水而成。C₁₇H₁₇NO（OH）₂+2CH₃COOH→C₁₇H₁₇NO（OOCCH₃）₂+2H₂O。由质量守恒定律为：Mr(吗啡)+2Mr(乙酸)=Mr(海洛因)+2Mr(H₂O)，得Mr(海洛因)=285+2×60-2×18=369。海洛因的分子式为C₂₁H₂₃NO₅

答案：（1）285  C₁₇H₁₉NO₃  （2）369  C₂₁H₂₃NO₅