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节点文献

烃类燃烧的规律和相关计算

 

【作者】 徐 伟

【机构】 江苏省靖江高级中学

【摘要】

【关键词】
【正文】  关于有机物燃烧的相关计算,是中学有机化学基础中的常见题型,各种化学考试中的热点内容,更是许多学生容易产生混淆易错知识点。这里我就烃类物质燃烧相关计算的解题规律方面,结合例题作以下几点归纳:
  一、等物质的量和等质量的不同烃完全燃烧时耗氧量及生成物(CO2、H2O)量的比较
  分析烃类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。
  1.等物质的量的烃完全燃烧
  CxHy+(x+■)O2  →xCO2+■H2O
  (1)规律: 当(x+)越大,耗氧量越大,且x为主要决定因素。一般x越大,耗氧量越大,生成的CO2量也越大;当y越大时,生成的水量也越大。
  (2)方法:当x、y均不同且一多一少时,则可以按1个碳原子与4个氢原子的耗氧量相当的原理对分子式进行适当变形,转换成碳或氢原子个数相同后再进行比较即可。例如等物质的量的C2H6和C3H2耗氧量相当,则比较C2H6和C3H4的耗氧量,相当于比较C3H2和C3H4,从而可以快速得出结论。
  (3)注意:等物质的量的不同有机物燃烧时: 





  第三种情况下的CO2、H2O的量均相等时,对烃来说即要求不同物质互为同分异构体。
  例 1、1 mol CxHy(烃)完全燃烧需要5 mol O2,则X与Y之和可能是 (   )
  A、X+Y=5         B、X+Y=7        C、X+Y=11         D、X+Y=9 
  解析:根据烃燃烧通式可知,1 mol CxHy的耗氧量为(x+■),讨论易知,当x=3,y=8时合理,答案为C。
  2.等质量的烃完全燃烧
  分析C、H燃烧耗氧量:
  C~ O2           4H  ~ O2
  12g   1mol        4g      1 mol
  (1)规律:等质量的烃完全燃烧,H%质量分数越高。耗氧量越大,生成H2O量越大,生成的CO2量越少。
  (2)方法:若计算各种烃的H%来判断是繁琐的,故可对烃进行变形,将CxHy变换为CH■.当■值越大,H%越大,H%越高,耗O2量越大。
  (3)注意:等质量的不同有机物燃烧时:





  注意第三种情况下的CO2、H2O的量均相等时,对烃来说即要求不同物质的最简式相同。
  例2、下列各组物质中,只要总质量一定,不论以何种比例混和,完全燃烧生成二氧化碳和水的质量也总是定值的是
  A.丙烷和丙稀        B.乙烯和环丙烷     
  C.乙烯和丁烯           D.甲烷和乙烷
  解析:根据规律这组物质的最简式应相同,所以答案是BC。
  二、烃燃烧前后气体体积变化规律及应用
  1. 气态烃(CxHy)在100℃及其以上温度完全燃烧时,H2O为水蒸气:
  CxYy+(x+■)  →       xCO2+■H2O(g)    △Vg=V后-V前
  1                                                                      ■ -1  
  气体体积变化规律与氢原子个数有关
  ①若y=4,燃烧前后体积不变,△V=0
  ②若y>4,燃烧前后体积增大,△V>0
  ③若y<4,燃烧前后体积减少,△V<0
  例3两种气态烃以任意比例混合,在105 ℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L.下列各组混合烃中不符合此条件的是   
  (A)CH4 C2H4    (B)CH4 C3H6    (C)C2H4 C3H4    (D)C2H2 C3H6
  解析:设混合气体的平均分子式为CxHy,  由反应前后体积不变得y=4 
  题中两种气态烃以任意比例混合,而D项只有1:1混合的时候才符合条件,所以答案为:B、D
  2. 气态烃(CxHy)完全燃烧后恢复到常温常压时,H2O为液态水:
  CxHy+(x+)O2   →    xCO2+H2O(L)     △Vg  =V后-V前       
  1                                       -(1+)
  气体体积总是减小,且减小的值与烃分子中的H原子数及烃的量有关。
  例4、室温时20mL某气态烃与过量氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓硫酸,再恢复到室温,气体体积又减少了50mL,剩余气体再通过苛性钠溶液,体积又减少了40mL,求气态烃的分子式。
  解析:这道题的难点在于“在恢复到室温,体积减少了50mL”,往往认为是水,忽略了反应的体积差,正确的解法应该是:
  CxHy+(x+■)O2   →    xCO2+■H2O(L)     △Vg  =V后-V前      
             1                                     x                                1+
            20                                  40                               50
  所以答案应该为C2H6,而不是C2H4
  可见,不论水是否为气体,烃完全燃烧前后引起的体积变化总是与烃的量及烃分子内的H原子数有关,但当烃不完全燃烧时,则应别当别论了。
  • 【发布时间】2022/7/18 10:55:44
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