高三化學攻關三十六法之――殘基法
已知某類有機物完全燃燒生成的CO2(或H2O)與耗O2量之比，如何確定這類有機物的通式？很難。殘基法可化解這一難點。
●難點磁場
請試做下列題目，然后自我界定學習本篇是否需要。
充分燃燒一含碳、氫、氧的有機物，消耗O2和生成CO2的體積比為5∶4，則此類有機物最簡化的通式可表示為____________；其中相對分子質量最小的物質的結構簡式為____________；這類有機物充分燃燒時生成CO2和H2O的物質的量之比為1∶1，且能發生水解反應的物質其分子式為____________，該有機物能發生水解反應的同分異構體結構簡式有____________________________________。
●案例探究
[例題]化合物CO、HCOOH和OHC―COOH(乙醛酸)分別燃燒時，消耗O2和生成CO2的體積比都是1∶2，后兩者的分子可以看成是CO(H2O)和(CO)2(H2O)，也就是說：只要分子式符合[(CO)n(H2O)m](n和m均為正整數)的各有機物，它們燃燒時消耗O2和生成CO2的體積比總是1∶2。
現有一些只含C、H、O三種元素的有機物，它們燃燒時消耗O2和生成的CO2的體積比是3∶4。
(1)這些有機物中，相對分子質量最小的化合物的分子式是_____________。
(2)某兩種碳原子數相同的上述有機物，若它們的相對分子質量分別為a和b(a＜b)，則b－a必定是___________(填入一個數字)的整數倍。
(3)在這些有機物中有一種化合物，它含有兩個羧基。取0.2625 g該化合物恰好能與25.0 ml 0.100 mol?Ｌ－1 NaOH(aq)完全中和。據此，結合必要的計算和推導，試給出該有機物的相對分子質量和分子式。
命題意圖：主要考查學生統攝并應用有機物燃燒規律的解題能力。
知識依托：有機物的燃燒規律，摩爾質量的計算和化學式的確定方法。
錯解分析：不能由題給信息，統攝出有機物的燃燒規律，造成本題無解。
解題思路：先求符合題意的有機物通式――用殘基法，步驟如下：
第一步：由題意寫出下面式子
？＋3O2
4CO2
第二步：根據質量守恒，反推出“？”代表的物質。C4O2＋3O24CO2
第三步：將C4O2化為最簡式表示(C2O)2＋3O24CO2
第四步：將特殊化為一般，得符合題設條件的有機物通式的殘基。
(C2O)m＋
O2
CO2
第五步：由殘基得通式，只須在殘基后增加(H2O)n即可。
(C2O)m?(H2O)n＋O2CO2＋nH2O
(明確各步原理的同學，在具體使用殘基法時，可只寫出橫線上式子，將其余省略，以提高解題速率)
可見，只要符合通式(C2O)m?(H2O)n的有機物，完全燃燒時消耗O2和生成CO2的物質的量比都是3∶4。
(1)當m=1，n=1時，有機物分子式為：C2H2O2，其結構簡式為：OHC―CHO (乙二醛)。這就是答案。
(2)由題意b－a=(C2O)m(H2O)n－(C2O)m(H2O)n′=18(n－n′)，n－n′為正整數，b－a必是18的整數倍。
(3)所求二元羧酸摩爾質量為：
=210 g?mol－1。
則：40m＋18n=210。
若分子只含2個碳(m=1)，分子式是HOOC―COOH，不符合(C2O)m(H2O)n通式，不合理。若m=2，(C2O)2式量為80，從210中扣除，余130。余下的數不是18的整數倍，所以也不合理。若m=3，(C2O)3式量是120，從210中扣除，余90。余下的數確實是18的整數倍。因此分子式中m=3，n=5是答案，即(C2O)3(H2O)5或C6H10O8。這個式子是合理的。它有2個不飽和度用在羧基上，也可寫出如下合理的結構簡式：HOOC―(CHOH)4―COOH，葡萄糖二酸，當然還可以寫出很多其他同分異構體(不要求)。
答案：(1)C2H2O2 (2)18 (3)210 C6H10O8
●錦囊妙計
遇到下列情形之一可用殘基法：
1.如例題，根據有機物的燃燒求通式，然后解決其他問題。
2.由總化學式(或其式量)減去某些基團的化學式(或其式量)，得殘基的化學式(或其式量)，進而可寫出有機物的結構。
●殲滅難點訓練
1.(★★★)某化合物分子式是C8H9NO2，分子中有苯環，苯環上有三個取代基，其中之一是羧基，但并非二甲苯的硝化產物，試寫出三個取代基互不相鄰的有機物的結構簡式：____________。
2.(★★★)某有機物A只含C、H、O三種元素，成環狀結構，相對分子質量小于60.0，其中O元素的質量分數為36.3%。則A的結構簡式為____________，名稱為____________。
3.(★★★★)分子式與苯丙氨酸 相同，且同時符合
下列兩個條件：①有帶有兩個取代基的苯環②有一個硝基直接連在苯環上的異構體的數目是
A.3 B.5 C.6 D.10
4.(★★★★★)有機化合物A、B的分子式不同，它們可能含有C、H、O元素中的兩種或三種。如果將A、B不論以何種比例混合，完全燃燒時消耗O2和生成H2O的物質的量之比總是1∶2。則：
(1)符合要求的A、B分子通式為：____________。
(2)若A為CH2O2，則相對分子質量最小的穩定存在的B的分子式是____________，結構簡式是____________。
難點磁場
提示：?＋5O24CO2
C4H4＋5O24CO2＋2H2O
(CH) m＋
O2mCO2+
H2O
(CH)m(H2O)n＋O2mCO2＋(＋n)H2O
則此類有機物通式為：(CH)m(H2O)n
烴的含氧有機物分子中H原子為偶數，所以當m=2，n=1時，C2H4O(CH3CHO)為符合要求的相對分子質量最小的有機物。余易求。
答案：(CH)m?(H2O)n，(m，n∈N) CH3CHO C4H8O2 HCOOCH2CH2CH3、
HCOOCH(CH3)2、CH3CH2COOCH3。
殲滅難點訓練
1.提示：先求殘基，進而由殘基分解出2個取代基：
C8H9NO2―COOH―C6H3==CH5N==CH3＋NH2
答案：
2.提示：先求A的式量：由
=1.36，知A分子中只含有1個O原子，則A的式量為Mr(A)=
=44.1。
再求A的殘基：44.1－16.0=28.1=Mr(C2H4)，將O原子與殘基相連，可得化學式。
再求同分異構體：
丙基與硝基在苯環上有鄰、間、對三種位置關系，丙基有2種，故其同分異構體為6。
答案：C
4.解析：由題意：？＋O22H2O，H4＋O22H2O，Hm(CO2)n＋
O2H2O＋nCO2，(m、n為正整數)，所求通式為：Hm(CO2)n。
(2)A為CH2O2，即令通式Hm(CO2)n中m=2，n=1時可得。求相對分子質量最小的B須討論：不論Hm(CO2)n分子中n為何數，m永遠是偶數。
①m=4，n=1時，B為H4CO2，試寫得CH2(OH)2，一個碳原子上連有2個羥基的物質不能穩定存在。
②m≥6，n=1時，無此物質是顯然的。
③m=2，n=2時，B為H2C2O4，其結構簡式為HOOC―COOH(乙二酸)
答案：(1)CnHmO2n (2)C2H2O4 HOOC―COOH。
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