有机物中元素质量分数的巧解

来源 :数理化学习·教育理论版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:arthur2020
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  在有机物的计算中我们常常会遇到这样一些问题:混合物共有三种元素,已知一种元素的质量分数,求另一种元素的质量分数.初看题目不知道如何下手,总觉得缺少条件,无法求解,那么这类题目应该怎么求解呢?基本运算方法是:先假设题中所给物质的量,然后列式表达出混合物中三种元素的质量分数,从中能够发现某两种元素质量分数的关系,进而计算出答案.但是这样求解有时比较麻烦,有没有什么快速解决问题的方法呢?下面就来看看具体的实例谈谈如何巧解.
  一、从化学式看原子个数比
  例1 已知乙烯和乙酸的混合物中碳元素的质量分数为60%,求氧元素的质量分数.
  解析:首先写出两种物质的化学式,观察化学式可以直接得到碳、氢原子的固定个数比为1∶[KG-*2/3]2,然后计算出碳元素与氢元素的质量比为6∶[KG-*2/3]1;即求出氢元素的质量分数为10%,最后计算出氧元素的质量分数为1-60%-10%=30%.
  例2 已知甲醛、乙酸和丙酸组成的混合物中氧元素的质量分数为48%,求碳元素的质量分数.
  解析:本题与例1类似,基本思路一致.首先写出三种物质的化学式,同样观察化学式可以直接得到C、 原子的个数比为1:2,进而得出两种元素的质量比为6∶[KG-*2/3]1;然后根据氧元素的质量分数求出碳、氢元素质量之和为52%,最后计算出碳元素的质量分数为52%×6/7=44.57%.
  例3现有乙酸和两种链状单烯烃的混合物,若其中氧元素的质量分数为a,求碳元素的质量分数.
  解析:乙酸的化学式为C2 4O2,而单烯烃我们可以用通式Cn 2n表示,从化学式可以发现两种物质中,碳原子与氢原子的数目比为1∶[KG-*2/3]2,即能算出其质量比为6:1,所以碳元素与氢元素的质量分数之和为1-a,则碳元素的质量分数为6(1-a)/7.
  二、根据化学式创设原子个数比
  例4 已知乙烯和乙醇的混合物中碳元素的质量分数为60%,求氧元素的质量分数.
  解析:首先写出各自的化学式,观察化学式后并不能直接得到某两种元素的原子的固定比例关系,这时我们如果想方设法创造固定比例关系,将乙醇的化学式改写成C2 4• 2O;不看乙醇中的 2O,这样就能得到除水之外的碳、氢原子个数比为1∶[KG-*2/3]2,从而得出碳元素与氢元素的质量比为6∶[KG-*2/3]1;再根据已知条件就可以求出除水之外的氢元素的质量分数为10%,进而计算出水的质量分数为30%,最后就能求出水中氧元素的质量分数约为26.7%.
  三、从基本运算方法入手
  例5 已知甲苯和甘油的混合物中氧元素的质量分数为10%,求氢元素的质量分数.
  解析:首先写出两种物质的化学式,观察化学式同样不能直接得到C、 原子的固定比例关系,也不好设法创造出固定比例关系,这时我们从基本运算方法入手,假设C7 8和C3 8O3的物质的量分别为x mol、y mol,然后列出所求氢元素的质量分数的表达式:(8x+8y)/(92x+92y),发现直接可以得到答案是8.7%.由此我们分析出此题的特点:两种物质均含有相等数目的氢原子且两种物质的相对分子质量相等.
  例6 已知苯乙烯和羟基乙酸乙酯的混合物中碳元素的质量分数为70%,求氢元素的质量分数.
  解析:首先写出两种物质的化学式:C8 8、C4 8O3;观察化学式发现两种有机物含有的氢原子数目均为8个,从量上细看发现三个氧原子的相对原子质量相当于四个碳原子的相对原子质量,即两种物质的相对分子质量相等.由此本题解法与例5一样,可直接求得氢元素的质量分数=8/104=7.7%.
  从以上例子我们可以归纳出巧解的思路:第一步先书写各自的化学式并确定组成的元素种类;第二步寻找或创造条件使得其中两种元素的原子个数成固定比例关系;第三步计算得出最后的答案.
  对于这类题目我们要在掌握基本计算方法的基础上,力求一题多解.有机物的学习方法与无机物有很大的不同,要想快速准确地解决有机题型,离不开良好的学习和思维习惯;良好的习惯要从一开始养成,这样才能避免毫无头绪漫无目的地解题,节约不少时间,起到事半功倍的效果.当然人的思维不可能是一成不变的,为了避免思维定势或僵化,要结合具体的题目探讨多种解题方法,以此训练我们的思维.如果平时我们能在现有知识的基础上恰当处理,灵活运用,注意总结归纳应用,那么不管遇到什么问题都会迎刃而解,同时也提升了自身的能力,是一次质的飞跃.
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