燃烧分析与分子式的整数倍

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燃烧分析先回答“各元素有多少”，实验式再回答“最简比例是什么”。要把比例变成一个分子的实际原子数，还需要摩尔质量或其他足够强的约束。

一、知识点组成不等于连接

1. 实验式与分子式之间还隔着k

量	表示什么	如何使用
实验式（最简式）	元素原子数最简整数比	将同份样品各元素原子物质的量相除并化为最简整数比
分子式	一个分子实际含各原子个数	纯净分子化合物中为实验式的正整数倍
实验式单位对应M₀	一个实验式单位的摩尔质量	按其原子组成求和，单位g·mol⁻¹
物质摩尔质量M	每摩尔该物质的质量	由独立适用证据确定，k=M/M₀

各元素个数须一起乘同一个正整数k，不能分别凑数。实验式不提供连接，分子式确定后通常仍不能唯一确定结构。

2. 完全燃烧的C、H账与有前提的O差减

完整回收且完全燃烧时，n(C)=n(CO₂)，n(H)=2n(H₂O)。已知样品只含C、H、O，才能将样品质量减去C、H质量后的剩余归作O；氧化剂也向产物供O，产物总氧不等于样品氧。

图示以“仅含C、H、O”为前提：CuO氧化后分别定量吸收水和二氧化碳，以增重求C、H，再差减样品氧。增重可用于定量还须反应和吸收完整、无交叉吸收或其他增重干扰；不能只看到瓶子变重就默认全是目标物。

3. M必须有适用的独立证据

同温同压、满足常见气体关系时，相对密度给摩尔质量之比。若用质谱，要识别分子离子、离子电荷与同位素条件，不能任取一个峰值。

纯度、元素范围、样品量与产物必须属于同一份样品。混合物平均摩尔质量不能直接当某个组分M来锁定唯一分子式，测量近似值也不能被机械凑成任意整数倍。若不另给M，必须说明还有何种充分约束才能定k。

二、考点所有含该元素的去向都必须入账

1. 装置路径与元素路径同时追踪

明确吸收瓶增重对应何物，并检查其他产物是否干扰。
若有CO等未被前瓶计入的含碳物，不能只用第一份CO₂代表全部碳。
后续氧化、还原等步骤中，分清气体、氧化物固体及氧的转移方向，按真实失去或获得的成分列质量差。
总C与总H核齐后，才在已知元素范围内求O，再定实验式与整数倍。不同反应时段加入的O要分开，不能混成样品原有O。

例题 01 用蒸气相对密度确定整数倍

题目

某有机物质量为8.80 g；完全燃烧后得到22.0 g CO₂、10.8 g H₂O，该有机物的蒸气密度是相同条件下H₂密度的44倍，则该有机物的分子式为(　　)

A．C₅H₆O B．C₅H₁₂

C．C₅H₁₂O₂ D．C₅H₁₂O

答案与解析

解析

本题按选项给出的C、H、O组成范围计算。同温同压蒸气相对H₂密度44，得M=44×2=88 g·mol⁻¹；样品n=8.80/88=0.100 mol。

元素	本份样品中的原子量	对应质量
C	22.0/44=0.500 mol	6.00g
H	2×10.8/18=1.20 mol	1.20g
O	(8.80−6.00−1.20)/16=0.100 mol	1.60g

C∶H∶O=5∶12∶1，实验式单位M₀=88 g·mol⁻¹，所以k=1，分子式C₅H₁₂O。也可各元素原子量除样品0.100 mol，直接得每分子5C、12H、1O。

A的H数不足，B漏氧且M不符，C多一个氧而M不符。这里实验式恰等于分子式是算得k=1的结果，不能倒过来当所有题的通则。Mᵣ为88，无g·mol⁻¹单位；M为88 g·mol⁻¹。

本题结论

D，C₅H₁₂O。

例题 02 不完全燃烧后把CO中的碳计回来

题目

为了测定有机物M的分子式，进行了如下实验。取4.6 g M和4.8 g O₂于一密闭容器中燃烧，产物为CO₂、CO和水蒸气，测得的有关实验数据如下(实验前装置内的空气已排尽)，则该有机物M的分子式为(　　)

题给完整装置与数据：吸水增重3.6g、吸二氧化碳增重4.4g、氧化铜固体减重0.8g

A．C₄H₈O B．C₂H₄O₂

C．C₃H₈O₃ D．CH₂O

答案与解析

解析

先按题列产物与定量吸收模型分账，第三瓶用于干燥，不另给样品元素新来源。

测量	物质的量关系	元素贡献
第一瓶增重3.6g	n(H₂O)=3.6/18=0.20 mol	H为0.40 mol
第二瓶增重4.4g	n(CO₂)=4.4/44=0.10 mol	C为0.10 mol
CuO固体减重0.8g	CO+CuO —[△]→ CO₂+Cu；失去O为0.8/16=0.05 mol	CO为0.05 mol，另给C 0.05 mol

固体中的Cu仍留下，失重不是“少了0.8g整份CuO”，不能除80。总C为0.10+0.05=0.15 mol，m(C)=1.80g；H为0.40 mol，m(H)=0.40g。按CHO模型，m(O)=4.60−1.80−0.40=2.40g，n(O)=0.15 mol。故C∶H∶O=0.15∶0.40∶0.15=3∶8∶3，实验式C₃H₈O₃。

交叉核氧：初始O₂为4.8/32=0.15 mol，供0.30 mol O原子；题列初始燃烧产物的O为水0.20、CO₂的0.20、CO的0.05，共0.45 mol。差0.15 mol正是样品氧。后处理CuO再给CO的O不属于初始燃烧时段，不能重复计入。

本题没有另给M。按常规中性闭壳层CHO、C四价等模型，若分子式为C₃ₖH₈ₖO₃ₖ，则

\Omega=\frac{2(3k)+2-8k}{2}=1-k.

k为正整数且Ω≥0，只能k=1，故分子式也为C₃H₈O₃。其他三个选项的元素比例不合。这才是本题以价态约束确定倍数的依据，不是凡口头说“已饱和”就可省去模型。

本题结论

C，C₃H₈O₃。