有机物燃烧规律及其应用.docx
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有机物燃烧规律及其应用
有机物燃烧规律及其应用
一、主要教学内容：
1．比较等物质的量、等质量的有机物完全燃烧时耗氧量及产物量的相关问题。
2．烃燃烧前后气体体积变化规律及应用
3．用平均法确定有机物的组成。
二、学习指导
（一）等物质的量和等质量的不同有机物完全燃烧时耗氧量及生成物（CO2、H2O）量的比较。
分析有机物完全燃烧时耗氧量及产物量大小时，一定要仔细分清前提。
“等物质的量”和“等质量”两种情况下判断的依据是不同的。
现分述如下：
1．等物质的量的烃或烃的含氧衍生物
思考：
（1）C2H2、C6H6燃烧时为何产生浓烈的黑烟？
（2）能否用燃烧时是否产生浓烟来区别碳数n大于6的苯的同系物及稀烃或烷烃？
提示：
（1）C2H2、C6H6中C的百分含量很高，燃烧不完全，大量微小的碳粒形成浓烈黑烟。
（3）以上面图示可看出，随着原子数的递增，同碳数的各类烃的C%差距逐渐减小，故燃烧时现象无明显差别。
（4）注意：
①在各类烃中H%最高的CH4，其次为C2H6.
②在上述各类烃中C%最高的是C2H2、C6H6，除此外还有C8H8（如立方烷）
③在所有烃中并非是最简式CH的烃C%最高的。
如还有C10H8（萘）更高。
（5）结论：
①等质量的具有相同最简式的有机物完全燃烧时，耗氧气量，生成的CO2量相等。
但耗O2量未必相同.
如何寻找符合这些特征的有机物分子呢？
苯及其共同物 CnH2n-6 ～nCO2～ （n－3）H2O
应用：
1．根据CO2与H2O的物质的量或CO2和H2O（g）体积大小逆推所属烃的种类。
若生成的水蒸气体积比CO2多1，则为烷烃
若生成的水蒸气体积与CO2相等，则为烯烃或环烷烃
若生成的水蒸气体积比CO2少1，则为二烯烃或炔烃
若生成的水蒸报体积比CO2少3，则为苯的同系物
2．根据混合链烃完全燃烧生成的nCO2和nH2O的多少来判断混合烃的可能组成。
（1）当nH2O＞nCO2时，一定会有烷烃，也可能有烯烃、炔烃。
可能组合及各类烃的关系：
思考：
以上的各种关系如何推出？
提示：
设烷烃含xmol，烯烃含ymol，炔烃zmol.
每一种烃燃烧生成的nH2O－nCO2=△ni
CnH2n+2～nCO2+（n+1）H2O △n1
1 1
x x
CnH2n～ nCO2+nH2O △n2
1 0
y 0
CnH2n－2～ nCO2+（n－1）H2O △n2
1 －1
z －z
（1）若组成为烷烃和烯烃的混合物
总：
nH2O－nCO2=△n1+△n2=x=n烷
（2）若组成烷烃的混合物
总：
nH2O－nCO2=△n1+△n2=x－z=n烷－n炔
其它同理可得。
（四）利用平均推断有机物的组成
若有两种烃分别为CmHn和CmHn，其平均组成可设为CxHy，则当m=m/，x=m=m/，当m≠m/.且m/＞m，m＜x＜m/混合烃的平均相对人分子质量或平均C或H或0原子数，则可用十字交叉法求出两者的物质的量之比或气体的体积之比。
注意：
一种可能的组合是否完全合理，必须检验。
根据平均C原子数和根据平均H原子数所求得的两种组合的物质的量之比一定要相等，才合理。
三、典型解析
例1．系列有机物的通式可用下列形式表示：
（x，y，a，b为零或整数）不胜数其中相等物质的量的各物质完全燃烧时耗氧量相同的是（ ）
A．（CO）a（H2O）x，（H2）b（CO2）x（H2O）y，（CO）a（H2）b（CO2）y（H2O）x
B．（CO）a（CO2）x（H2O）y，（H2）a（CO2）x（H2O）y，（CO）b（H2）a－b（CO2）y（H2O）x
C．CaHb（CO2）x（H2O）y，CbHa（CO2）y（H2O）x
D．Ca+1Hb－4（CO2）x（H2O）y，Ca－1Hb+4（CO2）y（H2O）x
解析：
先分析CO、H2分别在O2中燃烧的反应。
例2．一定湿度下，Wg下列物质在足量O2中充分燃烧，产物与过量的Na2O2完全反应，固体增重Wg，符合此要求的是（ ）
①H2 ②CO ③CO和H2 ④HCOOCH3 ⑤HOOC—COOH
A．全部 B．仅④⑤ C．仅①②③ D．除⑤外
解析：
回想H2O、CO2分别与Na2O2反应的特征，固体增重的质量相当于吸收的“CO”和“H2”的质量。
结合本题，符合此要求的物质组成通式可为：
（CO）X（H2）y（其中x，y为整数，其中之一可为0）
选项目①②③显然符合
选项④、⑤可分别写成为（CO）2（H2）2、（CO）2H2O2；故⑤不符合
本题答案：
C
例3．取等质量的甲烷和有机物、B、C在氧气中分别宛全燃烧，生成CO2的物质的量都相同。
A是调环烃的含氧的衍生物，B是饱和一元醇，C是饱和一元醛。
据此回答下列问题；
（1）它们的分子式为A：
________B________C________。
（2）若符合题目给出的燃烧产物与反应的关系，A、B、C必须满足的条件是符合通式__________。
解析：
注意本题前题“等质量”。
要求“生成CO2物质的量相等”，则所含C%应相同。
因A、B、C均为含氧衍生物。
根据等量代换规则可得：
O～16H
故A、B、C满足条件的通式为
CnH4n—16mOm（m、n为正整数）
A为稠环烃的含氧衍生物 n≥10
当n=10时，稠环烃C10H8，
则4n－16m=8，4×10－16m=8，m=2
化学式为C10H8O2
B：
根据CnH2n+2O得4n+16=2n+2，n=9故为C9H20O
C：
根据CnH2nO.得4n－16=2n，n=8，故为C8H16O
例4．常温下有两份混合气体，A是烷烃R与足量O2的混合气体，B是烷烃R与炔烃O及足量O2的混合气体。
各取2.24LA、B引燃，充分燃烧后气体总体积A仍为2.24L，B为2.38L（同温同压且湿度高于100℃）
求：
①烷烃R和炔烃Q的分子式
②2.24升B足，R所允许最大值.
解：
∵A燃烧前后△Vg=0且t＞100℃
∴烷烃R中H原子数为4，可推出R一定为CH4.
又出B燃烧V后－V前=△Vg＞0，设B的平均组成为CxHy.则y＞4
Q的通式为CnH2n-2.
∵Q为气态（常温），∴n≤4而y＞4.
即2n－2＞4. n＞3.
∴Q只能为C4H6.
设C4H6为xL，CH4为yL.C4H6完全燃烧耗O2zL。
2C4H6+11O2→8CO2+6H2O（g） △Vg
2 11 1
x z 2.38－2.24
x=0.28L z=1.54L
CH4 ～ 2O2
y 2y
3y≤2.24－0.28－1.54=0.42
y≤0.14L
答：
（1）R为CH4.Q为C4H6.
（2）2.24LB中，R所允许的最大值为0.41L.
例5．有一混合气体由一种气体烯烃A和一种气态烷烃B组成，它对H2的相对密度为12。
把1L此混合物和4LO2混合，放在密闭容器中，用电火花引燃，使两种烃都充分氧化，如果反应前后的湿度皆为150℃，测得容器内压强由反应前的1.00×105Pa增加至燃烧后的1.04×105Pa。
问A、B各是什么烃？
它们的体积比是多少？
解析 混合气体平均分子量为2×12=24，分子量小于24的烃，不可能为烯，只能为烷，故烷烃肯定为CH4。
设等压下反应后混合气体为V0：
【巩固练习】
（一）选择（每题2.5分×20=50分）
1．某烃在氧气中完全燃烧，生成的水和二氧化碳的物质的量之比为1：
1，则由此可以得出的结论是（）
A．该有机物中一定不含氧 B．该有机物的通式为CnH2n
C．能确定有机物的分子式 D．无法判断该有机物中是否含氧
2．下列各组有机物中，无论以何种比例混合，只要二者的物质的量之和不变，完全燃烧时消耗的氧气及生成的水的物质的量也不变的是（）
A．乙炔和苯 B．苯和苯甲酸 C．乙烯和环丙烷 D．乙烷和乙醇
3．下列混合气体比乙烯含碳百分率高的是（）
A．甲烷+丙烯 B．乙烷+丁烯
C．丙炔+丙烯 D．丁烷+丙烯
4．任取两种烃混合点燃，若生成的CO2的物质的量大于生成水的物质的量，则二种煤的组合不可能的是（）
A．烷烃、烷烃 B．烷烃、炔烃 C．烯烃、炔烃 D．烯烃、烯烃
5．下列各组有机物，无论它们以何种物质的量比例混合，只要总物质的量一定，则在完全燃烧时，消耗氧气的量为一恒定值的是（）
A．甲烷、甲醇、甲醛 B．乙烯、苯1，3—丁二烯
C．乙烯、乙醇、丙烯酸 D．乙烯、环丙烷、2一丁烯
6．甲烷和过量氧气在密闭容器中混合，用电火花引爆后，测得爆炸后气体（H2O为气态）密度为同温同压下氢气密度的15倍，则原混合气体中甲烷和氧气的体积比是（）
A．1：
3 B．2：
7 C．1：
5 D．1：
7
7．两种气态烃以任意比例混合，在105℃时，1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积是10L。
下列各组混合烃中不答合此条件的是（）
A．CH4 C2H4 B．CH4 C3H6 C．C2H4 C3H4 D．C2H2 C3H6
8．某混合气体由两种气态烃组成，取2.24L该混合气体完全燃烧后，得到4.48L二氧化碳，（气体的体积均为标准状况）和3.6g水，则这两种气体可能是（）
A．CH4和C3H6 B．CH4和C3H4 C．C3H4和C2H4 D．C2H2和C2H4
9．使mmolC2H2跟nmolH2在密闭容器中反应，达到平衡时生成pmolC2H4。
将平衡混合气体完全燃烧，生成了CO2和H2O，所需氧气的物质的量为（）
A．（3m+n）mol B．（2.5m+0.5n－3p）mol
C．（3m+n+2p）mol D．（2.5m+0.5n）mol
10．在一定湿度和压强下，VLCH4和H2的混合气体与VLO2混合于密闭容器燃烧，恰好完全反应，只生成CO2和H2O，则原混合气体的平均相对分子质量为（）
A．6.97 B．6.87 C．6.78 D．6.67
11．120℃时，1体积某烃和3体积O2混合，完全燃烧后恢复到原来的湿度和压强，体积不变，该烃的化学式中所含的碳原子数不可能是（）
A．1 B．2 C．3 D．4
12．一定量的乙醇在O2不足的情况下燃烧，得到CO、CO2和H2O的总质量为27.6g，若其中水的质量为10.8g，则CO的质量为（）
A．1.4g B．2.2g C．4.4g D．在2.2g－4.4g之间
13．在一定量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g.则原混合气体中含CO2的质量为（）
A．12.5g B．13.2g C．19.7g D．24.4g
14．下列各组混合物，其总的物质的量均为amol，组内各物质的量以任意此混合，完全燃烧时消耗O2的量不变的是（）
A．甲烷、甲醇、甲醛 B．乙烯、苯、1.3一丁二烯
C．乙烯、环丙烯、2一丁烯 D．乙烯、乙醇、丙烯酸
15．相同质量的C6H6、C7H8、C4H10、C3H6完全燃烧时，耗氧量最多的是（）
A．C6H6 B．C7H10 C．C4H10 D．C3H6
16．amL3种气态烃的混合物的足量O2的混合点燃爆炸恢复到原来的状态（常温常压），气体体积共缩小2amL（不考虑CO2的溶解），则3种烃可能的组合是（）
A．CH4、C2H4、C3H4任意比
B．CH4、C3H3、C2H2物质的量之比n:
1:
2（其中n任意）
C．C2H6、C4H6、C2H2质量比为1:
1:
1
D．C3H8、C4H8、C2H2质量比为11:
14:
26
17．120℃1.01×105Pa，1L炔烃和二烯烃的混合气体，完全燃烧生成4LCO2气体，则同时生成相同条件下的水蒸气为（）
A．小于2L B．等于2L C．等于3L D．大于3L
18．只含C、H、O的有机物，完全燃烧时消耗O2和生成CO2的体积比是1：
2，则这类有机物中（）
A．式量最小的有机物化学式是CH2O2
B．式量最小的有机物化学式是CH2O
C．含相同碳原子数的各化合物，其式量之差是18的整数倍
D．含相同碳原子数的各化合物，其式量之差是16的整数倍
19．在标准状况下，1L某气态烃跟适量O2恰好完全反应，生成气体在273℃和1.01×105Pa下，体积为mL，冷却至标况下，体积为nL，则该烃的化学式为（）
A．CnHn-2n B．CmHm-2n C．CnHn-2n D．CnH2m-n
20．两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.16molCO2和3.6g水。
下列说法正确的是：
混合气体中（）
A．一定有甲烷 B．一定是甲烷和乙烯
C．一定没有乙烷 D．一定有乙炔
二、填空（5分×8=40分）
21．现有CH4、C3H4、C2H6、C3H6五种有机物，同质量的以上物质中，在相同状况下体积最大的是；同质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是；同状况、同体积的以上五种气态物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是；同质量的以上五种物质完全燃烧时，生成二氧化碳最多的是，生成水最多的是.
22．在150℃、1.01×105Pa时，将1LC3H8气体与一定量氧气混合点燃，充分反应后，生成物全部为气体。
当恢复到原来湿度和压强时，体积变为aL，再将气体通过碱石灰，充分吸收后，剩余气体bL，已知a－b=5。
则：
（1）通过碱石灰后，剩余的气体是（填化学式）。
（2）V（O2）=，b=.
23．有一类气态烃，无论取量多少，与过量的氧气混合后，置于一定容积的密闭容器中引燃使之充分燃烧，当恢复至原湿度（150℃）时，容器内的压强保持不变。
（1）试归纳出这类烃的组成特征：
①，②
（2）现有两种符合上述条件的气态烃A和B，以体积比3：
2混合后再与过量的氧气混合，在密闭容器中引燃使之充分燃烧，恢复至150℃。
反应前容器内的压强反应后容器内的压强（填大于、小于或等于）；若同温同压下，同体积的A、B的质量比是12:
30，求A、B的分子式：
A、B.
24．某工业反应混合液中仅可能含有的组分是：
乙醚（C4H10O），乙醇（C2H6O）和水。
经分析，液体中各原子数之比为C：
H：
O=16：
42：
5，
（1）若混合液中只含两种组分，则所有可能的结合.
（2）若混合液中含有三种组分，在628g混合液中含1molH2O，此时乙醇和乙醚的物质的量各是多少？
25．某种含3个碳原子以上的饱和一元醛A和某种一元醇B，无论以何种比例混合，只要总质量一定时，完全燃烧生成CO2和H2O的质量不变.
（1）醇B应符合的组成通式是.
（2）醇B的分子结构必须满足的条件是.
26．1体积某烃的蒸气燃烧生成的CO2比水蒸气少1体积（同条件下测定），0.1mol该烃完全燃烧，某燃烧产物全部被碱石灰吸收，碱石灰增重39g，该烃的化学式是，若它的一氯取代物有三种，则该烃可能的结构简式.
27．1mol烃A和1mol苯完全燃烧，烃A比苯多消耗1molO2。
A分子结构中无支链或侧链。
（1）若A为环状化合物，它能与等物质的量的Br2发生加成反应，则A的结构简式为.
（2）若A的链状烯烃，1molA最多可和2molBr2发生加成反应，且A与等物质的量的Br2加成后的可能产物只有两种，则A的结构简式为
.
三、讲算题：
（10分×1=10分）
28．一个密闭容器，容积为2VL，中间用厚离不计的隔板把它容积均为VL的两部分，分别装入湿度都是150℃的炔气和氧气（如图），已知乙炔的压强为P1，氧气的压强为P2，将隔板打开后引燃，使它们充分反应后再恢复到原来的湿度时，容器内的压强变为P0，已知：
请通过计算将适当的数值填入下表的空格中：
原来P1与P2之比
P0与P1之比
反应后CO2在混合气体中所占的体积百分数
2：
5
1：
3
1：
2
2：
3
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