有机物完全燃烧中的有关规律例析

河北省宣化县第一中学　栾春武

 

 

一、等物质的量的有机物完全燃烧消耗O₂，生成H₂O与CO₂的量的比较

等物质的量的烃完全燃烧耗氧量由（x + y/4）值决定，（x + y/4）的值越大，消耗氧气的量就越多，若两种烃的（x + y/4）值相等，耗氧量就相同。

物质的量相等的烃CxHy和完全可拆成形式为CxHy·(CO₂)m·(H₂O)n的烃的衍生物分别完全燃烧后，它们消耗的O₂的量相同。

【例题1】燃烧相同物质的量的下列有机物，消耗氧气最多的是

A．乙醛 B．乙醇 C．乙二醇 D．甲酸甲酯

解析: 将四个选项作如下变形：

A：C₂H₄O → C₂H₂·(H₂O) B：C₂H₆O → C₂H₄·(H₂O)

C：C₂H₆O₂ → C₂H₂·(H₂O)₂ D：C₂H₄O₂ → C₂·(H₂O)₂

经变形后“H₂O”不再耗氧，耗氧量仅决定于非“H₂O”部分，通过比较容易得出出答案B正确。

答案：B

点拨：在总物质的量相同的前提下，由符合上述条件的有机物组成的混合物，无论以何种比例混合，消耗氧气的量相同，且等于等物质的量的任一组分的耗O₂量（如CH₄和CH₃COOH以及C₂H₄和C₂H₅OH等）。

二、等质量的有机物完全燃烧消耗O₂，生成H₂O与CO₂的量的比较

1 mol C（12 g）完全燃烧消耗1 mol O₂，4 mol H（4 g）完全燃烧消耗1 mol O₂，所以质量相同的烃完全燃烧，w(H)越高，消耗的O₂的量越大，生成的H₂O的量也就越多。通常将CxHy变换为CHy/x，y/x值越大，w(H)就越高，消耗O₂的量就越多。按照题目要求有时还将CxHy变换为Cx/yH，x/y值越大，w(C)就越高，生成的CO₂的量就越多。若两种烃的x/y值相等，即具有相同最简式的有机物（或最简式相同的有机物无论以何种比例混合），完全燃烧时，耗O₂的量相同，生成的H₂O及CO₂的量也相同。

【例题2】完全燃烧相同质量的下列烃：A．CH₃－CH₃ B．CH₂＝CH₂ C．CH≡CH D．CH₄ E.C₆H₆ F.C₈H₁₀

（1）消耗O₂的量由多到少的顺序是_____________。

（2）生成CO₂的量由多到少的顺序是_____________。

（3）生成H₂O的量由多到少的顺序是_____________。

解析: CH₃－CH₃的最简式为CH₃，CH₂＝CH₂的最简式为CH₂，CH≡CH的最简式为CH，CH₄的最简式CH₄，C₆H₆的最简式为CH，C₈H₁₀的最简式为CH_1.25。

答案：（1）D＞A＞B＞F＞C＝E

（2）E＝C＞F＞B＞A＞D

（3）D＞A＞B＞F＞C＝E

点拨：质量相等时，无论最简式是否相同，只要w(H)相同（如C₁₂H₈和C₈H₈O₃，C₁₂H₈和C₂H₄O₃）完全燃烧时，生成的H₂O的量就相同。同理只要w(C)相同（如CH₄和C₁₀H₈O₂）完全燃烧时，生成的CO₂的量就相同。但耗O₂量就不一定相同。

三、利用有机物完全燃烧生成H₂O与CO₂的物质的量之比来判断有机物的可能结构

【例题3】下列各组有机物均以等物质的量组成混合物，在氧气中完全燃烧后，生成 n(CO ₂) : n(H₂O) ＝ 1 : 1的是：

A.CH₄ C₂H₄ B.C₂H₄ C₃H₆ C.C₂H₄ C₂H₂D.C₂H₆ C₄H₆ E.C₂H₆ C₃H₈F.CH₃COOH CH₃CHO

解析: 由n(CO ₂) : n(H₂O) ＝ 1 : 1，推出有机物的化学式可表示为CnH₂nOx。又因是混合物，应求平均化学式。A为C_1.5H₄，B为C_2.5H₅，C为C₂H₃，D为C₃H₆，E为C_2.5H₇，F为C₂H₄O_1.5。

答案：B、D、F

点拨：由于1 mol C可以产生1 mol CO₂，2 mol H可以产生1 mol H₂O。因此可以从CO₂和H₂O的物质的量之比可推知有机物中C、H个数之比，至于O可能有，也可能无。因此当n(CO ₂) : n(H₂O) ＝ 1 : 1时，有机物的化学式可表示为：CnH₂nOx。

当x＝0时，化学式为CnH₂n：有机物可能为烯烃；烯烃混合物；烷烃和炔烃的混合物；烷烃、烯烃和炔烃的混合物，且烷烃的物质的量等于炔烃的物质的量。

当x＝1时，化学式为CnH₂nO：有机物可能为饱和一元醛；酮或烯醇（n≥3）或它们组成的混合物。

当x＝2时，化学式为C_nH₂nO₂：有机物可能为羟基醛；饱和一元羧酸；烃基是烷基酯或它们组成的混合物。

【练习1】A、B两种有机物不论以何种比例混合，只要混合物总质量不变，完全燃烧时生成H₂O的量也不变。则A、B的组合不可能是

A. C₁₀H₈和C₆H₈O₃ B. C₂H₂和C₆H₆ C. C₂H₄和C₃H₆ D. CH₄和C₂H₄

解析：由混合物总质量不变，完全燃烧时生成H₂O的量也不变，可知A、B两种有机物含氢的质量分数相等，B、C选项中混合物的最简式相同，所以含氢的质量分数相同，故符合题意要求；A选项中C₁₀H₈和C₆H₈O₃的相对分子质量相等，且氢原子个数又相等，故该选项也符合题意要求；D选项中，CH₄和C₂H₄的氢原子个数相等，但相对分子质量不等，所以氢的质量分数也就不等，因此D选项不符合题意。

答案：D

【练习2】有机物A、B只由C、H、O三种元素中的两种或三种组成，相等的物质的量的A和B分别燃烧时，消耗相等物质的量的氧气。则A、B的相对分子质量的差值不可能是

A. 44n B. 18n C. 14n D. 0

解析：若二者为同分异构体，则差值为0；若相差n个C原子，则组成上相差2n个O原子，相对分子质量相差44n，若相差2个H原子，则组成上相差n个O原子，相对分子质量相差18n.

答案：C

【练习3】下列各组混合物无论两组分以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧时耗氧量不变和生成水的量一定的是：

A. CH₃COOH和HCHO B. C₂H₆和C₃H₆ C. C₇H₈和C₃H₈O D. C₄H₁₀和C₄H₈

解析：混合物的各组分中只要各元素的百分组成一定，即最简式相同就满足题意。

答案：A

【练习4】乙醇和乙烯的混合气体V L，完全燃烧生CO₂和H₂O，消耗同状态下的氧气3V L，则混合气体中乙烯和乙醇的体积比一定为

A. 1 : 1 B. 2 : 1 C. 1 : 2 D. 任意比

解析：将乙醇的分子式改写成C₂H₄·H₂O显然乙醇和乙烯的物质的量相同，耗氧量相同。且1体积气体都消耗3体积的氧气，故混合气体中乙烯和乙醇的体积比为任意比。

答案：D

【练习5】已知A为烃，B为烃的含氧衍生物。由等物质量的A和B组成的混合物1 mol 在2.5 mol O₂中完全燃烧，生成2 mol CO₂和2 mol H₂O。

（1）该混合物的平均分子式为_______，一个B分子中含有______个O原子。

（2）若改变混合物中A、B物质的量之比，但A、B物质的量之和为定值，则生成CO₂和H₂O的物质的量分别为定值，则A的结构式为_______，B的结构式为_______。

解析：有题给数据可知：1 mol 混合物 + 2.5 mol O₂ → 2 mol CO₂ + 2 mol H₂O则混合物的平均分子式为C₂H₄O，由于A为烃，B为烃的含氧衍生物，则B中必含2个O原子。要满足（2）中条件，A、B分子式中必含C、H原子个数相等，则A为C₂H₄，B为C₂H₄O₂。

答案：（1）C₂H₄O 2 （2）CH₂＝CH₂ CH₃COOH

【练习6】现有A.甲醇、B.乙醇、C.乙二醇、D.丙三醇，请用字母代号填空：

（1）取等物质的量的上述各醇分别在足量O₂中完全燃烧，消耗O₂的量由多到少的顺序是________________。

（2）取等质量的上述各醇分别在足量O₂中完全燃烧，生成CO₂的量由多到少的顺序是________________。

解析：（1）烃的含氧衍生物（CxHyOz）完全燃烧消耗氧气的多少，关键是看（x + y/4 － z/2）的大小，等物质的量的各醇，该数值越大，消耗的氧气越多，所以D＞B＞C＞A。

（2）等质量的上述各醇完全燃烧后生成CO₂量的多少，关键是看各醇中碳的质量分数的大小，碳的含量越大，则完全燃烧产生的CO₂就越多，所以B＞D＞C＞A。

答案：（1）D＞B＞C＞A（2）B＞D＞C＞A

 

 

2013-05-30  人教网

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