Question

标准状况下，密度为0.717g/L的某气态烃0.56L，在足量氧气中充分燃烧，反应后的气体先通过无水氯化钙，氯化钙增重0.9g；再通过氢氧化钠溶液，溶液增重1.1g．通过计算判断此气态烃的分子式，并画出其分子空间结构的示意图．

　

　

Answer 1

　解法1：

　　设该烃中C、H元素的质量分别为x、y g．

　　根据题意和题中数据：

　　CO₂～　C　　 H₂O　～　2H

　　44g 　　12g 　18g 　　　2g

　　1.1g 　　x 　 0.9g　　　y

　　44∶1.1=12∶x 18∶0.9=2∶y

　　x=0.3（g） y=0.1（g）

　　烃中C、H元素原子个数比

　　

　　该烃实验式为CH4，式量为16．

　　该烃相对分子质量=0.717×22.4=16

　　该烃分子式为CH4，其分子空间结构示意图见下一解法的解题过程．

　　解法2：

　　设该烃为CmHn．此烃1mol完全燃烧生成CO2和H2O分别为xg和yg．

　　

　　0.56∶22.4=1.1∶x 0.56∶22.4=0.9∶y

　　x=44（g） y=36（g）

　　

　　该烃分子式为CH₄．其分子空间结构示意图为

　

解法3：

　　该烃摩尔质量=0.717×22.4=16（g／mol），只能是有机物中相对分子质量最小的CH4．

解析:

本题是在已知有机物完全燃烧时，涉及的有关物质量关系，判断其分子组成的典型定量计算题．其解法有三种．

　　第一种解法是通过该烃燃烧生成的CO2和H2O的量，即本题中燃烧生成气体经过NaOH溶液和无水氯化钙后，两者增重的量，计算出烃中的C、H元素的质量比，进而求得实验式．再根据题中该气态烃在标准状况下的密度，求得其相对分子质量．最后由实验式和相对分子质量．判断它的分子组成．然而本题所给数据，求得实验式为CH4．依据烃的分子组成中，C原子个数为n时，H原子的最多个数不大于（2n+2）个的规律，即可确定此实验式就是所求的分子式．

　　第二种解法是通过烃的燃烧通式：

　　计算该烃1mol完全燃烧时，生成CO2和H2O物质的量，从而求得烃分子中C、H元素原子个数，求得其分子式

　　第三种解法是由本题特点决定的解法特例．即通过该烃在标准状况下的气体密度、计算相对分子质量为16．而相对分子质量为16的烃，是相对分子质量最小的甲烷，其分子式为CH4．

　　如上各解法均可求得该烃为甲烷，就可画出表示甲烷分子空间结构的正四面体分子构型．