巧用“残基法”,速解有机题
张朝利  2010-06-04

解答有些有机题时,如果按照某种条件把有机物的分子式变式拆分成几个残基部分,利用这几部分的某种数量关系就能方便快捷地解题。这种拆分出残基形式的方法,能解决以下三类习题:
   一、 根据有机物的特定组合,拆分出残基解题
根据有机物的组成,把它们拆分成具有相同的特定组成,然后由此特定组成找出数量关系,再利用分出的另外残基就可以方便解题。
   例1 。已知甲醛、乙酸和丙酸的混合物中,含氧的质量分数为48%,则含碳的质量分数为_________。
    解析:甲醛和乙酸最简式为CH2O,若把丙酸的分子式变为CH2O•CH2。CH2O中m(C):m(H):m(O)=6:1:8。设混合物的质量为100g,则CH2O中m(O)=48g,m(C)=6×48g/8=36g,m(H)=1×48g/8=6g。所以CH2部分m(CH2)=100g-48g-36g-6g=10g,其中m(C)=10g×12/14=8.57g。则100g混合物中m(C)=36g+8.57g=44.57g。故碳的质量分数为44.57%。
   二、根据相同耗氧量,拆分出不耗氧的残基解题
   有机物完全燃烧时,1mol CnHm耗氧量为(n+m/4)mol。某些含氧衍生物分子式可变式拆分为CnHm•xCO2或CnHm•yH2O或CnHm•xCO2•yH2O(x、y为正整数),CO2和H2O是拆分出来的残基,它们在燃烧时不消耗氧气。所以上述有机物完全燃烧时,每摩有机物耗氧量都是(n+m/4)mol。
   例2.下列混合物的蒸气,在一定温度和压强下,只要总体积一定,完全燃烧消耗的氧气的物质的量也一定的是(    )
①乙醇和乙醚 ②丙醛和丙炔  ③甲烷和甲酸甲酯   ④C5H12和C6H8  ⑤丙酮和丙二醇(C3H8O2)⑥甘氨酸和硝基乙烷
A. 只有①②③④        B。 只有②④⑥
C. 除①外           D。 只有②③⑤
   解析:在一定温度和压强下,混合蒸气的总体积一定,也就是混合气体的总物质的量一定,则它们的分子式符合CnHm•xCO2或CnHm•yH2O或CnHm•xCO2•yH2O(x、y为正整数),通式,或二者是同分异构体,或一种分子比另一种分子多1个碳原子而少四个氢原子。②丙醛和丙炔,它们的分子式符合CnHm•yH2O,丙醛可拆成C3H4•H2O;③甲烷和甲酸甲酯,它们的分子式符合CnHm•xCO2,甲酸甲酯可拆成CH4•CO2;④C5H12和C6H8,C6H8比C5H12多一个碳原子少4个氢原子;⑤丙酮和丙二醇,它们的分子式符合CnHm•yH2O,分别可拆写成C3H4•H2O、C3H4•2H2O⑥甘氨酸(H2NCH2COOH)和硝基乙烷(CH3CH2NO2),它们属于同分异构体。因此②③④⑤⑥都符合题意,只①不符合上述的任意一种情况。答案为C。
   三、根据复原某化学式,拆分出残基解题
   有机反应中经常会生成一些组成较为复杂的有机物,如果将此有机物通过拆分的方法将复原成原反应物的组成,利用拆分出的残基也能快速方便地解题。
   例3. 已知14.8g某一元羧酸跟乙醇完全反应生20.4g酯,试确定酸为何种酸?
解析:设酯为RCOOCH2CH3,使分子复原成酸和残基的形式为RCOOH•CH2CH2。从酯质量中减去14.8g,即可得残基的质量为20.4g-14.8g=5.6g,n(CH2CH2)=5.6g/28g.mol-1
=0.2mol元羧酸的相对分子质量为14.8/0.2=74,再由饱和一元羧酸的通式CnH2nO2可计算出该酸的化学式为C3H6O2,即为丙酸。
   变式拆残基的方法不仅在有机题中能应用,在无机题中也能应用,如在计算无机混合物中某一元素的含量时,也可将无机物的化学式拆分成一些特定的组成,而得以快速的解决。这一方法在解题中值得提倡。
   练习1: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____________。
   提示: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。余下的即容易求得。
答案:(CH)m•(H2O)n,(m,n∈N) CH3CHO  C4H8O2 HCOOCH2CH2CH3、
HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3。

 

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