例析未知物化學式的確定

俞真蓉

一、根據組成元素的物質的量確定

例1（2010年浙江，節選）為研究安全氣囊工作的化學原理，取安全裝置中的粉末進行實驗。經組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素。水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解。經檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸。

取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L。請回答下列問題：

（1）甲的化學式為 。

解析化合物甲的化學式推斷必須以物質間的定量關系為基礎：

①粉末由兩種物質混合而成；

②紅棕色物質可能為Fe2O3和Fe（OH）3等，根據題意只能是Fe2O3；

③甲只有兩種元素，且含N，必含Na；

④計算：N的物質的量為6.72 L/22.4 L/mol×2=0.6 mol，N的質量為0.6 mol×14 g/mol=8.4 g，則Na的物質的量為（13-8.4）g/23 g=0.2 mol，則N和Na的物質的量之比為0.6 mol∶0.2 mol=3∶1，則化合物甲為NaN3。

二、根據組成元素的質量分數確定

例2（2013年浙江測試卷，節選）某研究小組以CaCl2和H2為原料，試圖制備+1價Ca的化合物，結果發現 產物中只有兩種化合物（甲和乙）。元素組成分析表明化合物甲中鈣、氯元素的質量分數分別為52.36%、46.33%；化合物乙的水溶液顯酸性。

請回答下列問題：

（1）甲的化學式是 。

解析化合物甲中鈣、氯元素的質量分數分別為52.36%、46.33%，加起來比100%小，表明該物質中還含有氫元素，其質量分數為：100%-52.36%-46.33%=1.31%。因此，可以來確定甲這種物質的化學式：

N（Ca）∶N（Cl）∶N（H）

=52.3640∶46.3335.3∶1.311=1∶1∶1

可以得出化學式為：CaHCl，可以看出沒有得到所謂的+1的鈣。

三、根據組成元素的物質的量及化合價確定

例3（2013年浙江，節選）氫能源是一種重要的清潔能源?，F有兩種可產生H2的化合物甲和乙。將6.00 g甲加熱至完全分解，只得到一種短周期元素的金屬單質和6.72 L H2（已折算成標準狀況）。甲與水反應也能產生H2，同時還產生一種白色沉淀物，該白色沉淀可溶于NaOH溶液?；衔镆以诖呋瘎┐嬖谙驴煞纸獾玫紿2和另一種單質氣體丙，丙在標準狀態下的密度為

1.25 g/L。

請回答下列問題：

（1）甲的化學式是；

解析①已知，甲、乙兩種化合物均可產生H2，故它們的組成中均含有氫元素。②根據甲加熱完全分解只得到一種短周期元素的金屬單質和H2，可知甲是由兩種元素組成，是一種金屬氫化物。再由甲與水反應也能放出H2，同時還產生一種可溶于NaOH 溶液的白色沉淀可知，這種白色沉淀是Al（OH）3或是Be（OH）2，從而推出甲中含有的金屬元素是Al或Be；③再根據標準狀況下，6.00 g甲加熱完全分解可產生0.3 mol（6.72 L）H2，若沉淀是Al（OH）3，則Pe的物質的量為（6.00-0.3×2）g/27 g/mol=0.2 mol，則Al和H的物質的量之比為0.2∶0.6=1∶3，則化合物甲為可推斷甲為AlH3；若沉淀是Be（OH）2，則Be的物質的量為（6.00-0.3×2）g/9 g/mol=0.6 mol，則Be和H的物質的量之比為0.6 mol∶0.6 mol=1∶1，則化合物甲為可推斷甲為BeH；④因為Be沒有+1價，只有+2價，所以是AlH3。

四、根據已知數據結合相對分子質量確定

例4（2014年浙江測試卷，節選）碘是生貝諾酯可由乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚在一定條件下反應制得：

COOHOCOCH3+

乙酰水楊酸

HONHCOCH3

對乙酰氨基酚

COONHCOCH3OCOCH3+H2O

貝諾酯

下列有關敘述正確的是 （ ）。

A.貝諾酯分子中有三種含氧官能團

B.可用FeCl3溶液區別乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚

C.乙酰水楊酸和對乙酰氨基酚均能與NaHCO3溶液反應

D.貝諾酯與足量NaOH溶液共熱，最終生成乙酰水楊酸鈉和對乙酰氨基酚鈉

解析A選項中在貝諾酯分子中有2個酯基、1個酰氨鍵即肽鍵，即有3個含氧官能團，但只有2種，A不正確；B選項中由于乙酰水楊酸中不存在酚羥基，而對乙氨基酚中存在1個酚羥基，而酚羥基有遇FeCl3溶液而顯紫色的特征，其他官能團都沒有這樣的性質，B正確；有機化合物中只有羧基才能與碳酸氫鈉反應放出二氧化碳氣體，乙酰水楊酸中有1個羧基，而對乙酰氨基酚中沒有羧基，因而前者能與碳酸氫鈉反應放出二氧化碳氣體，后者與碳酸氫鈉不反應，C選項不正確；貝諾酯分子中有2個酯基、1個酰氨鍵亦即肽鍵，在氫氧化鈉溶液中加熱時酯基發生水解，所以在所得的產物中不可能存在酯基，即不可能生成乙酰水楊酸鈉，D選項不正確。

答案：B

二、知識歸納指點復習

1.有機化合物分子結構的常見考查方式

（1）常見官能團的識別：中學化學中需要熟讀熟記的官能團有羥基（-OH）、醛基（-CHO）、羧基（-COOH）、氨基（-NH2）、肽鍵（或稱酰氨鍵，-CONH-）、酯基（-COO-）、硝基（-NO2，特別注意不能寫成-ONO、-O2N等）等等。

（2）手性碳原子：只有飽和碳原子才可能是手性碳原子是前提；與一個飽和碳原子相連的四個原子或原子團各不相同是關鍵；要特別注意的是，不是根據與該碳原子相連的原子判斷，而是根據與該碳原子相連在整個原子團進行判斷。

（3）同分異構體的判斷：在判斷同分異構體時主要抓住兩點，一是分子式要相同，二是兩分子中一定存在著不同的結構。

（4）同系物的判斷：在判斷同系物時主要抓住兩點，一是分子結構中一定是存在著相同個數的相同官能團，二是兩物質的組成上一定要相差CH2的n倍。

（5）有機化合物分子中原子的空間結構：

①碳碳雙鍵兩側的6個原子一定共面；

②碳碳叁鍵與兩側4個原子一定共線；

③苯環上的12個原子一定共面；

④只要存在飽和碳原子的有機化合物分子中就不可能所有原子共面。

2.有機化合物分子中各種官能團的性質特征

（1）碳碳雙鍵、碳碳叁鍵：易加成（易使溴水褪色）、易氧化（如使酸性高錳酸鉀溶液褪色）、易聚合。

（2）苯環：易取代、難加成但能加成、側鏈易氧化。

（3）羥基（-OH）：一是醇羥基，即與脂肪烴基相連的羥基，易取代、易氧化、能消去；二是酚羥基，即與苯環相連的羥基，它能取代，易氧化，但不能發生消去，它的特性是有較弱的酸性，能與氫氧化鈉反應但酸性弱于碳酸，酚羥基最特征的兩個性質是遇到三氯化鐵溶液變紫色，遇到濃溴水發生與鄰、對位碳上的氫原子取代而生成沉淀，這是檢測酚羥基存在的兩種最常見方法。

（4）醛基（-CHO）：既易氧化又能還原是它的特征。

（5）羧基（-COOH）：羧基能取代、酸性是羧基的特征性質，在中學有機官能團羧基是唯一能與碳酸氫鈉反應放出二氧化碳的官能團。

（6）酯基：是一種能水解成酸和醇（或酚）的官能團。

（收稿日期：2015-01-10）