100一类计算题_“一类“暗藏玄机”的有机计算题

时间：2019-02-05 03:28:41　来源：雅意学习网本文已影响人

　　文章编号：1005－6629(2008)08－0000－00中图分类号：G424.74 文献标识码：B 　　　　先看一道高考题的错误解法。2007年高考全国理科综合卷I第12题：
　　[题目]某有机化合物仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量小于150，若已知其中氧的质量分数为50％，则分子中碳原子的个数最多为
　　A.4 B.5C.6D.7
　　[答案]B
　　[误解]取相对分子质量150进行估算，其中O占75（150×50％），则所余75，按75÷12=6余3，因余3可符合相对分子质量小于150的条件，故最多可含6个C，选（C）项。
　　以上误解的根源在于只从题目的外在数据考虑，未能抓住隐含的化学信息，误入了纯数学计算的肤浅思路。实则，本题的外在数据下“暗藏玄机”，有其作为化学计算题的“内在限定性”。考生稍加留心，O能占75吗？只能占16的整数倍，因而，O最多占16×4=64＜75，该有机物的最大相对分子质量为64×2=128，所余64为C和H所占，64÷12=5余4，最多含5个C，同时带4个H，分子式为C5H4O4，可进一步从结构上（按价键规则）验证：
　　
　　等结构符合C5H4O4的分子式。
　　显然，这道高考题意图侧重考查考生思维品质的深刻性―善于挖掘题目的隐含信息和思维品质的灵活性―善于联系具体化学知识把握其内在限定性，化学计算题毕竟不是纯数学计算。如果考生的这些思维品质不佳，思维浮于表面，抓不住实质，则易落入陷阱，得到错解，或是陷入繁琐计算，生拼硬凑，浪费时间而影响考试成绩。下面兹举几例，以期开拓思维，感悟一些这类“暗藏玄机”有机计算题的处理方法。
　　例1、已知某类有机物只有C、H、N三种元素组成，当该类有机物A的相对分子质量为88时，A分子中H原子数最多为（）[2008皖北联考题]
　　A.12 B.13 C.14 D.15
　　思路一：只有C、H的有机物中，烷烃含H最多，且烷烃相对分子质量必为偶数。只有C、H、N的有机物，含H最多时，可看作以―NH2换下―H，故净增加一个―NH―，H数较烷多1，同时带上N，相对分子质量多15，此时对应有机物的相对分子质量必为奇数。本题中88为偶数，所以应含偶数个N，当含2个N时，分子式C4H12N2，符合2个―NH2换烷烃中2个―H的结构，稍加讨论可排除含4个及4个以上的N数。答案A。
　　思路二：以n表示有机分子中原子数，则烷烃时H最多，为n（H）=2 n（C）+2，只有C、H、N的有机物，含H最多时，n（H）=2 n（C）+2+ n（N），依据相对分子质量88列出等式：12×n（C）+14×n（N）+1×[2 n（C）+2+ n（N）]=88，整理得，14×n（C）+15×n（N）=86，讨论易得其自然数解仅有n（C）=4、n（N）=2，则n（H）=12。
　　本题的“暗藏玄机”，一处是H原子数最多时，应看作用―NH2换烷烃中―H，另一处是N数为偶数时，该类有机物相对分子质量才是偶数。
　　例2. 吗啡和海洛因都是严格查禁的毒品。吗啡分子含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%、其余为O。已知其分子量不超过300。（1）试求：吗啡的分子式。（2）又知海洛因是吗啡的二乙酸酯。试求：海洛因的分子式。[高考科研测试题]
　　该题按常规套路，由C、H、O、N的质量分数，可求出吗啡的实验式（最简式），但因不知其具体相对分子质量，无法求吗啡的分子式，即便可依据其分子量不超过300的范围进行讨论，推算吗啡实验式的计算量就很大，不容易求出恰好的四个整数比。命题者的意图不在此，需要我们进一步挖掘隐含信息。
　　仔细分析所给各元素的百分含量数据，N 占4.91%，最小，而N的相对原子质量为14，比H（1）远要大，与O（16）、C（12）又很接近，所以，不难推测吗啡分子中含N原子数最少，假定为1，则有14÷吗啡的相对分子质量=4.91%，可立即求出吗啡的相对分子质量=285，恰好不超过300，若假定为2，则为285的2倍，超过300，这样，吗啡的相对分子质量就确定为285。C原子数=（285×71.58%）÷12=17，同理易求O和H的原子数，得吗啡的分子式C17H19NO3。第（2）小题，依据化学方程式中原子守恒，C17H19NO3+2C2H4O2（醋酸）=海洛因+2H2O，可求得海洛因分子式为C21H23NO5。
　　例3、已知四肽可以看作是4 个氨基酸缩合掉3 个分子水而得，其中羧基失―OH、氨基失―H。今有一个“多肽”，其分子式是C55H70O19N10，已知将它彻底水解后只得到下列四种氨基酸：
　　
　　问：⑴这个“多肽”是几肽？⑵该多肽水解后，有几个谷氨酸？⑶该多肽水解后，有几个苯丙氨酸。[高考科研测试题]
　　若该题用原子守恒法求解。四种氨基酸，须设4个未知数，列四元方程组，因为先不知这个“多肽”是几肽，缩合掉几分子水，所以，氧原子与氢原子的守恒方程式无法列出。
　　仔细观察该“多肽”和其水解所得四种氨基酸的分子式，可发觉其中所含的特征性信息：四种氨基酸的分子中都带1个N原子，而“多肽”分子中带10个N，显然，共有10个这四种氨基酸组成该“多肽”，是十肽。因缩合去9个水，10个这四种氨基酸共含28个O原子（19+9=28），其他氨基酸都带2个O原子，只有谷氨酸(C5H9NO4)多出2个O，所以谷氨酸数目=（28-2×10）÷2=4，余下氨基酸共6个，且含C共35个（55-5×4=35），而其中苯丙氨酸(C9H11NO2 )带C比甘氨酸(C2H5NO2 )、丙氨酸(C3H7NO2 )远要多，故苯丙氨酸数目取最大值为3，3×9=27＜35，此时，易估算得甘氨酸1个、丙氨酸2个，并可验证含C恰好共35个，到此，环环解扣，顺利完整地解出本题。
　　当然，在看破本题的玄机――该“多肽”是十肽后，用原子守恒法列方程组也可求解。
　　
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