Question

常溫下，一種氣體烷烴A和一種氣態(tài)烯烴B組成的混合氣體，已知B分子中所含碳原子數(shù)大于A分子中所含碳原子數(shù)．
（1）將2L此混合氣體充分燃燒，在相同條件下得到7L水蒸氣，試推斷A、B所有可能的組成及其體積比．
（2）取2L混合氣體與9.5L氧氣恰好完全燃燒，通過計算確定A、B的化學式．

Answer 1

考點：有關有機物分子式確定的計算

專題：烴及其衍生物的燃燒規(guī)律

分析：（1）根據混合氣體與生成水蒸氣的體積關系可以確定混合氣體分子中含有的平均氫原子數(shù)，再結合B分子中所含碳原子數(shù)大于A分子中所含碳原子數(shù)判斷A、B所有可能的組成，再計算出它們的體積比；
（2）根據混合氣體體積與消耗氧氣的體積關系確定混合氣體中含有的平均碳原子數(shù)目，然后根據（1）中兩種氣體的體積比及平均碳原子數(shù)目確定A、B的化學式．

解答： 解：（1）根據2L此混合氣體可以得到7L水蒸氣，根據質量守恒定律可得，該混合氣體的平均分子式為：C_xH₇，又已知兩種烴常溫下均為氣態(tài)，所以碳原子數(shù)小于或等于4；又烯烴碳原子數(shù)大于烷烴碳原子數(shù)，所以當烷烴為C₃H₈時，烯烴必為C₄H₈，不符合平均分子式C_xH₇；所以烷烴只能為CH₄或C₂H₆，烯烴必為C₄H₈；若混合氣體為CH₄與C₄H₈，設甲烷的物質的量為x，丁烯的物質的量為y，則：

4x+8y

x+y

=7，解得：x：y=1：3，則體積比為：V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3；
若混合氣體為C₂H₆與C₄H₈，設乙烷的物質的量為x，丁烯的物質的量為y，則：

6x+8y

x+y

=7，x：y=1：1，則V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1，
答：混合氣體的可能的組合有：CH₄與C₄H₈、C₂H₆與C₄H₈，體積比為：V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3、V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1；
（2）2L混合氣體與9.5L氧氣恰好完全燃燒，則混合氣體與氧氣的物質的量之比為：2L：9.5L=1：4.75，即1mol混合氣體完全燃燒消耗4.75mol氧氣；
1molC_xH₇完全燃燒消耗氧氣的物質的量為xmol+

7

4

mol=4.75mol，解得x=3，即混合氣體分子中平均含有3個C，平均分子式為C₃H₇，
若是V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3，則混合氣體中碳原子的平均數(shù)為：

1×1+4×3

4

=3.5≠4；
若為V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1，則混合氣體中碳原子的平均數(shù)為：

2×1+4×1

2

=3，滿足條件，
所以A、B的化學式分別為C₂H₆與C₄H₈，
答：混合氣體中A、B的化學式分別為C₂H₆與C₄H₈．

點評：本題考查了確定有機物分子式的計算，題目難度稍大，試題涉及的計算量較大，注意掌握確定有機物分子式、結構簡式的常用方法，要求學生能夠根據質量守恒定律、平均氫原子、平均碳原子數(shù)目確定有機物分子組成．