巧用数字去推断

来源 :高中生学习·高二理综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hailongsky
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  常常有同学说有机化学难学,有机推断题更难做,其实只要把握住规律,再难的事也会变得容易。有机化学的最大特点是涉及到的元素种类少,那么,其相对原子质量之间的关系便很简单。下面通过几个例子来说明。
  
  1. 1 mol C的质量是12 g,1 mol H的质量是1 g,1 mol O的质量是16 g,那么,从质量关系来说,1 mol C相当于12 mol H;4 mol C相当于3 mol O;1 mol O相当于16 mol H。为了表述简便,将上述关系分别记作C=12H=12,4C=3O=48,O=16H=16。类似且常用的关系还有:O=CH4=16。
  例1 某含C、H两种元素或含C、H、O三种元素的有机物的相对分子质量是128,请推测该有机物的分子式。
  解析 先用常规方法推出物质C9H20,然后在其基础上进行变形,即可得出一系列有机物,其分子式分别在相应方框里。
  [C9H20][C10H8][C8H16O][C7H12O2][C6H8O3][C5H4O4][C=12H][O=CH4][O=CH4][O=CH4][O=CH4]
  【拓展】利用“O=CH4=16”进行变形的例子还有:
  28=CO → C2H4
  44=CO2 → C2H4O → C3H8
  
  2. 有机化学反应中,物质之间的变化实质上是官能团的变化,比如醛发生氧化反应就是在醛基的身上加上O原子,发生变化后其相对分子质量改变量为16n(n为醛基个数);醇发生催化氧化反应实质就是去H,其相对分子质量改变量为2n(n为羟基个数);CH3COOH跟醇发生酯化反应后醇的相对分子质量的改变量为42n(n为羟基个数),如1 mol CH3COOH发生酯化反应生成1 mol H2O,其质量改变了60-18=42;乙醇跟羧酸发生酯化反应后羧酸的相对分子质量的改变量为28n(n为羧基个数)。
  例2 已知
   [自动失水][OH][RCHOH][RCHO+H2O][(不稳定,R代表烃基)][—]
  现有只含C、H、O三种元素的化合物A~F,有关它们的某些信息已注明在下面的方框内。
  [(A)
  可发生银镜反应,可跟金属钠反应放出氢气][(B)
  可发生银镜反应][(C)
  分子量190,不发生银镜反应,可被碱中和][(D)
  分子量106,不发生银镜反应,可被碱中和][(E)
  不发生银镜反应,无酸性][(F)
  不发生银镜反应,无酸性] [选择氧化][乙酸酐] [乙醇][硫酸] [乙醇][乙酸酐] [乙醇][硫酸] [乙醇]
  (1)在化合物A~F中有酯的结构的化合物是(填字母代号) ;
  (2)把化合物A和F的结构简式分别填入下列方框中。
  [(A)][(F)]
  解析 由方框内信息可定性判断出A中有醛基和羟基。向右看,A中的羟基发生酯化反应生成B,B中有醛基和酯基,B中的醛基发生氧化反应生成C,C中有羧基和酯基。向下看,A中的醛基发生氧化反应生成D,D中有羧基和羟基。对比C和D,相当于D发生了酯化反应生成C,而D变成C时其相对分子质量增加了84(190-106=84),我们早已知道,1 mol C2H5OH和乙酸发生酯化反应后,其相对分子质量增加42,由C与D相对分子质量之差即可以确定A中有两个羟基,并且两个羟基没有连在同一个C原子上。
  假设A中只有一个醛基,A氧化成D时,其相对分子质量应该增加16,那么A的相对分子质量应为90(106-16)。含有两个羟基和一个醛基的A至少应有3个碳原子,90-3×12-3×16=6,A中还含有6个H原子,所以A的分子式为C3H6O3。
  答案 (1)B、C、E、F
  (2)
  [(A)][(F)] [CHO
  CHOH
  CH2OH][—][—] [O
  C—O—CH2CH3
  CH—O—C—CH3
  CH2—O—C—CH3][—][—][—][—][O][—][—][O]
  3. 如果在推断题中发现两种物质的相对分子质量相差36.5n,则要么发生了消去反应,消掉了n个氯化氢分子;要么发生了加成反应,加上去了n个氯化氢分子。
  例3 A~I转换关系如下图所示,已知A和B的摩尔质量都是78.5 g·mol-1,D的相对分子质量可以用42n表示。根据框图回答下列问题:
  [D
  聚合物][C][A][B][E][H][F][G][G][I
  C6H12O2] [△⑦][NaOH,H2O] [⑥][KMnO4,H+] [③] [催化剂][△①][△⑤][△④][△②][浓H2SO4,△⑧][NaOH,乙醇溶液][NaOH,H2O][O2,Cu][NaOH,乙醇溶液]
  (1)B的结构简式是 ;
  (2)反应③的化学方程式是 ;
  (3)上述转换中属于取代反应的是 ;(填写反应序号)
  (4)图中与E互为同分异构体的是 ,(填化合物代号)图中化合物带有的含氧官能团有 种;
  (5)C在硫酸催化条件下与水反应的化学方程式是 ;
  (6)I的结构简式是 ,名称是 。
  解析 看反应①②的条件“NaOH、乙醇、加热”,心中就基本有数了——A和B是卤代烃,①②是消去反应。D是由C发生聚合反应得到的,那么,由D的相对分子质量可以用42n表示,可以推知C的相对分子质量是42,比A或B的相对分子质量少36.5。所以,A和B应该是氯代烃,C应该是烯烃。相对分子质量是42的烯烃只有丙烯,然后再反推,即可完成本题。
  答案 (1) [CH3CHCH3][—][Cl]
  (2) [—CH2—CH—][CH3] [n] [nCH3CH=CH2][催化剂
  ]
  (3)④⑦⑧
  (4)H 4
  (5)2CH3CH=CH2+2H2O[H2SO4,△]
  CH3CH(OH)CH3+CH3CH2CH2OH
  (6)CH3CH2COOCH(CH3)2 丙酸异丙酯
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