揭示烃类内涵规律提高推理应用能力 揭示烃类内涵规律 提高推理应用能力
文/刘建国 朱柯平
分析各种烃类同系物的通式,突破“共同组成”和揭示内涵规律,既可加深对中学有机化学基础知识的理解、掌握,又可提高分析推理与应用能力,达到顺畅推断烃的化学式及其结构之目的。
一、“共同组成”是贯通烃类组成的主线
纵向分析烃类的组成,表1可达到一目了然的目的。
表1 烃类组成
类别
通式
同系差
共同组成
界定
通式
式量
氢原子数
烃类式量
烷烃
CnH2n+2
CH2
CnH2n
14n
偶数
偶数
烯烃环烷烃
...
揭示烃类内涵规律 提高推理应用能力
文/刘建国 朱柯平
分析各种烃类同系物的通式,突破“共同组成”和揭示内涵规律,既可加深对中学有机化学基础知识的理解、掌握,又可提高分析推理与应用能力,达到顺畅推断烃的化学式及其结构之目的。
一、“共同组成”是贯通烃类组成的主线
纵向分析烃类的组成,表1可达到一目了然的目的。
表1 烃类组成
类别
通式
同系差
共同组成
界定
通式
式量
氢原子数
烃类式量
烷烃
CnH2n+2
CH2
CnH2n
14n
偶数
偶数
烯烃环烷烃
CnH2n
CH2
偶数
偶数
炔烃二烯烃
CnH2n-2
CH2
偶数
偶数
苯及其同系物
CnH2n-6
(n≥6)
CH2
偶数
偶数
稠环芳香烃
C6n+4H2n+6
C6H2
偶数
偶数
对表1进行分析,可建立如下概念与结论:
1.概念
由“共同组成”通式CnH2n,可推理其最简式为CH2,突出这个立意,为了与通常概念区别,可称最简式为“组成单元”,最简式的式量称为“组成单元式量”。于是有“组成单元式量”是14的结论。这14恰是“共同组成”式量14n中n的系数,所以“组成单元式量”既可作为基准,用于推断确定烃的化学式,又可把各种烃类有机地贯通起来。
2.结论
“共同组成”规定了烃类组成中氢原子数是恒为偶数的。而氢原子的相对原子质量为1,所以任何一种烃的式量亦必然是偶数。
3.“共同组成”的应用
(1)推断确定烃化学式的计算公式
一般通过密度法,或相对密度法和气态方程式法求得烃的式量后,可用如下公式推断确定烃的化学式及其类别。推算公式为:
(烃的式量/组成单元式量)=(M/14)=商+余数
(2)商与余数的规律(见表2)
表2 商与余数规律
商与余数的规律
推断确定的结论
碳原子数
氢原子数
类 别
①整数…余数恒为2
商
商×2+余数
烷 烃
②整数…余数恒为0
商
商×2
烯烃或环烷烃
③不能整除,余数则恒为12
商+1
商×2
炔烃或二烯烃
④不能整除,但商≥5
…余数恒为8
商+1
余数-2
苯及同系物
(烷基)
…余数恒为6
商+1
余数-4
(烯基)
…余数恒为4
商+1
余数-6
(炔基或二烯基)
(3)应用提示
商与余数的规律,即各种烃类内涵的规律。掌握了这些规律,会明显提高应用能力。
①“组成单元式量”14,是推断确定烃化学式的“基准参数”。
②掌握商与余数的规律的要害是理解余数的特征,这是达到理性理解与提高应用能力的关键。
③比较烃的组成与结构特点时,以烷烃为
,可有“每减少2个氢原子,就增加2个不饱和碳原子,增加1个不饱和键(中学不曾提及的不饱和度)”的判断能力。
掌握了烃组成中氢原子数恒为偶数的原理后,当推断确定烃化学式的操作中出现氢原子数是奇数,或求得烃的式量为奇数时,便可当即断定出现了差错。
三、练习
1.(MCE,1991)若A是相对分子质量为128的烃,则其分子式只可能是_________或_________。若A是易升华的片状晶体,则其结构简式为_________。
(答案:)
2.相同状况下,乙炔的密度是某芳香烃蒸气密度的(1/4),试确定该芳香烃的化学式及其结构简式。
备注:上述结论不适用稠环芳香烃。
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