Question

嗎啡和海洛因都是嚴(yán)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(duì)分子質(zhì)量不超過(guò)300，海洛因是嗎啡的二乙酸酯。

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

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

Answer 1

（1）285  C₁₇H₁₉NO₃  （2）369  C₂₁H₂₃NO₅

解析:

（1）方法1——最簡(jiǎn)式法

n（C）∶n（H）∶n（N）∶n（O）

=∶∶∶=5.97∶6.67∶0.351∶1.05。怎樣將其轉(zhuǎn)化為最簡(jiǎn)整數(shù)比（此乃實(shí)驗(yàn)式法的最大缺點(diǎn)）？觀察比值數(shù)據(jù)，分子中N的個(gè)數(shù)最少，而N的個(gè)數(shù)又必須為整數(shù)，因此可考慮用“0.351/n”(n為正整數(shù))去試除各項(xiàng)。當(dāng)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(shù)字法則，可確定實(shí)驗(yàn)式為C₁₇H₁₉NO₃。又設(shè)分子式為（C₁₇H₁₉NO₃）_m,當(dāng)m=1時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量為285，當(dāng)m=2時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量為589，故嗎啡的分子式為C₁₇H₁₉NO₃，相對(duì)分子質(zhì)量為285。

方法2：?jiǎn)挝晃镔|(zhì)的量方法

上面是得出最簡(jiǎn)式之后進(jìn)行討論得出結(jié)果。我們是否可首先討論？怎樣討論？對(duì)題中數(shù)據(jù)推敲：N的相對(duì)原子質(zhì)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(gè)數(shù)最少。

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

n(C)=285×0.715 8/12=17

n(H)=285×0.066 7/1=19

n(O)=285×(1-0.715 8+0.667+0.049 1)/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(zhì)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