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烃类燃烧的规律和相关计算


烃类燃烧的规律和相关计算
江苏省靖江高级中学 马云云 214500 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

y y )O2 →xCO2+ H2O 4 2 y (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 4
CxHy+(x+ 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: 燃烧情况 需满足的条件 产生CO2的量 相等 不同的分子式 中含C原子个数须 相等 产生H2O的量 相等 不同分子式中 含H原子个数须相 等 产生CO2、 H2O 的量均相等 不同分子式中 含C、 H原子个数相 等

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+

y ),讨论易知,当 x=3,y=8 4

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~ O 2 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 y .当
x

y 值越大,H%越大,H%越高,耗 O2 量越大。 x
1

(3)注意:等质量的不同有机物燃烧时: 燃烧情况 需满足的条件 产生CO2的量 相等 不同的物质含 C%须相等 产生H2O的量 相等 不同的物质含 H%须相等 产生CO2、 H2O 的量均相等 不同的物质含 C%、H%均相等

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+ 1

y ) → 4

xCO2+

y H2O(g) 2

△Vg=V 后-V 前

y -1 4

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+ 1

y )O2 4



xCO2+

y H2O(L) 2

△Vg =V 后-V 前 -(1+

y ) 4

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+ 1 20

y )O2 4



xCO2+ x 40

y H2O(L) 2

△Vg =V 后-V 前 1+

y 4

50
2

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。

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