Question

（1）人們在對烷烴分子空間結構的研究中發現某一系列的烷烴分子只有一種一鹵代物．如：
這一系列烷烴具有一定的規律性，當一種烴分子中的-H全部被-CH₃取代后，它的一鹵代物異構體數目不變．
①請寫出這一系列烷烴分子式的通式

 

．
②人們在研究中發現另一系列烷烴分子也只有一種一鹵取代物，請寫出它們分子式的通式

 

．
（2）化合物A、B和C互為同分異構體．它們的元素分析數據為：碳92.3%，氫7.7%．1molA在氧氣中充分燃燒產生179.2LCO₂（標準狀況）．A是芳香烴，分子中所有的原子共平面；B是具有兩個支鏈的鏈狀化合物，分子中只有兩種不同化學環境的氫原子，為非極性分子；C是飽和烴，分子中碳原子的化學環境完全相同．
①A、B和C的分子式為

 

．
②畫出A、B和C的結構簡式：
A

 

；B

 

：C

 

．

Answer 1

考點：有機物實驗式和分子式的確定

專題：有機物分子組成通式的應用規律

分析：（1）①用數學中的數列通項求解的方法來解決，先將已知條件抽象為數學模型，觀察分子式找出第n項分子式中氫原子數目為4×3^（n-1），再根據烷烴通式求出碳原子數目，據此寫出通式；
②另一類烷烴應為乙烷、2，2，3，3-四甲基丁烷…，根據（1）方法解答；
（2）①先計算實驗式，根據產生二氧化碳的量計算分子式；②根據性質推出結構簡式．

解答： 解：（1）甲烷、新戊烷、十七烷分子中氫原子個數為等比數列：4、12、36…公比q=3，根據等比數列通項公式a_n=a₁q^（n-1），可知此烷烴的氫原子通項為4×3^（n-1），設第n項的分子式為C_mH_2m+2，可得2m+2=4×3^（n-1），
解得m=2×3^n-1-1，即該烷烴的碳原子通項為2×3^n-1-1，所以該系列烷烴的化學式的通式為C2×3n-1-1H4×3n-1，
故答案為：C2×3n-1-1H4×3n-1（n≥1，且為正整數）；
（2）乙烷、2，2，3，3-四甲基丁烷分子中氫原子個數為等比數列：6、18、…公比q=3，根據等比數列通項公式a_n=a₁q^（n-1），可知此烷烴的氫原子通項為6×3^（n-1），設第n項的分子式為C_mH_2m+2，可得2m+2=6×3^（n-1），解得m=3×3^n-1-1，即該烷烴的碳原子通項為3×3^n-1-1，所以該系列烷烴的化學式的通式為C3×3n-1-1H6×3n-1，
故答案為：C3×3n-1-1H6×3n-1（n≥1，且為正整數）；
（2）（2）①N（C）：N（H）=

92.3

12

：

7.7

1

=1：1，最簡式為：CH，設分子式為：CnHn，n=

179.2L

22.4L/mol

=8，故分子式為：C₈H₈；故答案為：C₈H₈；
②A是芳香烴，分子中所有的原子共平面，則A為苯乙烯，結構簡式為；B是具有兩個支鏈的鏈狀化合物，分子中只有兩種不同化學環境的氫原子，為非極性分子，則B為：HC≡C-C（CH₃）=C（CH₃）-C≡CH；C是飽和烴，分子中碳原子的化學環境完全相同，則為立方烷：，故答案為：；HC≡C-C（CH₃）=C（CH₃）-C≡CH；．

點評：本題考查了有機物分子式和結構式的確定，利用等比數列確定分子通式是解題關鍵，也是難點．