Question

嗎啡和海洛因都是嚴格查禁的毒品。嗎啡分子中含C 71.58%、H 6.67%、N 4.91%，其余為O。已知其相對分子質量不超過300，海洛因是嗎啡的二乙酸酯。

（1）嗎啡的相對分子質量是______________，分子式是____________________________。

（2）海洛因的相對分子質量是_______________，分子式是_________________________。

Answer 1

解析：（1）方法1——最簡式法

n（C）∶n（H）∶n（N）∶n（O）

=∶∶∶=5.97∶6.67∶0.351∶1.05。怎樣將其轉化為最簡整數比（此乃實驗式法的最大缺點）？觀察比值數據，分子中N的個數最少，而N的個數又必須為整數，因此可考慮用“0.351/n”(n為正整數)去試除各項。當n=1，將0.351試除比值后有:n（C）∶n（H）∶n（N）∶n（O）=17.0∶19.0∶1.00∶2.99。由所得比值及有效數字法則，可確定實驗式為C₁₇H₁₉NO₃。又設分子式為（C₁₇H₁₉NO₃）_m，當m=1時，相對分子質量為285，當m=2時，相對分子質量為589，故嗎啡的分子式為C₁₇H₁₉NO₃，相對分子質量為285。

方法2：單位物質的量方法

上面是得出最簡式之后進行討論得出結果。我們是否可首先討論？怎樣討論？對題中數據推敲：N的相對原子質量不是最小，而它的含量卻是最小，因而可推知分子式中N的原子個數最少。

假設分子中只含1個氮，則14/0.049 1=285,若有2個N，則2×14/0.049 1=570,由于嗎啡的相對分子質量＜300，所以分子式中只有1個N原子，相對分子質量為285。用“單位物質的量法”（即求1mol物質中各粒子的物質的量）有：

n(C)=285×0.7158/12=17

n(H)=285×0.0667/1=19

n(O)=285×(1-0.715 8+0.667+0.0491)/16=3故嗎啡的分子式為C₁₇H₁₉NO₃。

（2）守恒方法

酯是醇羥基和酸羥基脫水而成的。由海洛因是“嗎啡的二乙酸酯”可知，一分子嗎啡和二分子乙酸脫去二分子水而成。C₁₇H₁₇NO（OH）₂+2CH₃COOH→C₁₇H₁₇NO（OOCCH₃）₂+2H₂O。由質量守恒定律為：Mr(嗎啡)+2Mr(乙酸)=Mr(海洛因)+2Mr(H₂O)，得Mr(海洛因)=285+2×60-2×18=369。海洛因的分子式為C₂₁H₂₃NO₅

答案：（1）285  C₁₇H₁₉NO₃  （2）369  C₂₁H₂₃NO₅