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CH1.25。
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C1.5H4,B为C2.5H5,C为C2H3,D为C3H6,E为C2.5H7,F为C2H4O1.5。
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CnH2nO2: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
联系客服