Question

假設(shè)空氣中含有五分之一體積的氧氣，且能夠全部參加燃燒反應(yīng)，本題所涉及和求算的氣體體積都是在101℃、1.05×10⁵Pa 條件下的體積．
某常溫下為氣態(tài)的烯烴A混入空氣后，當(dāng)平均相對分子質(zhì)量達到28.9375時正好使該烯烴完全燃燒．現(xiàn)有甲、乙兩種混合氣體各89.00L，甲是上述烯烴A 與過量空氣的混合氣體，乙是上述烯烴A、某常溫下為氣態(tài)的炔烴B與過量空氣的混合氣體．將甲、乙分別引燃完全燃燒，乙燃燒后的氣體體積變?yōu)?0.00L．
（1）A的分子式為

C₂H₄

，若設(shè)該烯烴為C_nH_2n，試寫出求算n的計算式為

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

（2）甲混合氣體燃燒后的體積為

89.00L

（3）通過計算求出乙中炔烴的分子式和體積．
（4）求出乙氣體中含A 的最大體積．

Answer 1

分析：空氣的平均分子質(zhì)量是29，現(xiàn)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量28.9375，說明烯烴A的相對分子質(zhì)量小于28.9375，A是乙烯．
當(dāng)溫度高于100℃，分子式為CxHy的烴在空氣中完全燃燒，其體積變化規(guī)律：
CxHy+（x+

y

4

）O₂→x CO₂+

y

2

H₂O      體積變化△V
1     x+

y

4

        x    x+

y

2

         

y

4

-1
y=4 總體積不變，y＜4 總體積減小，y＞4 總體積增大，乙烯分子中的氫原子是4，所以甲混合氣體燃燒前后體積不變．
乙中的乙烯燃燒時對體積沒有影響，現(xiàn)燃燒后體積增大，說明其中的炔烴所含的氫原子大于4，又因為常溫下該炔烴是氣體，所含的碳原子在2-4之間．因此可推斷該炔烴的分子式為C₄H₆，
（1）根據(jù)空氣的平均分子質(zhì)量是29，現(xiàn)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量28.9375，說明烯烴A的相對分子質(zhì)量小于28.9375，A是乙烯；
發(fā)生反應(yīng)C_nH_2n+

3n

2

O₂→nCO₂+nH₂O，恰好反應(yīng)，該烯烴與氧氣按1：

3n

2

=2：3n混合，則該烴與空氣按2：

3n

1 5

=2：15n混合，根據(jù)平均摩爾質(zhì)量計算公式解答；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式，利用差量法解答；
（3）乙中的乙烯燃燒時對體積沒有影響，現(xiàn)燃燒后體積增大，說明其中的炔烴所含的氫原子大于4，又因為常溫下該炔烴是氣體，所含的碳原子在2-4之間．因此可推斷該炔烴的分子式為C₄H₆，根據(jù)體積變化，利用差量法計算乙炔的體積；
（4）2LC₄H₆，消耗氧氣11L，則乙烯與燃燒乙烯所需的空氣的體積共為89L-2L-11L×5=32L，令乙烯為yL，根據(jù)方程式表示出消耗的氧氣體積，進而表示出需要空氣的體積，根據(jù)乙烯與空氣的總體積為32L列方程解答．

解答：解：（1）空氣的平均分子質(zhì)量是29，現(xiàn)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量28.9375，說明烯烴A的相對分子質(zhì)量小于28.9375，A是乙烯；
發(fā)生反應(yīng)C_nH_2n+

3n

2

O₂→nCO₂+nH₂O，恰好反應(yīng)，該烯烴與氧氣按1：

3n

2

=2：3n混合，則該烴與空氣按2：

3n

1 5

=2：15n混合，故

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

，
故答案為：C₂H₄；

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

；
（2）當(dāng)溫度高于100℃，分子式為CxHy的烴在空氣中完全燃燒，其體積變化規(guī)律：
CxHy+（x+

y

4

）O₂→x CO₂+

y

2

H₂O      體積變化△V
1     x+

y

4

        x    x+

y

2

         

y

4

-1
y=4 總體積不變，y＜4 總體積減小，y＞4 總體積增大，乙烯分子中的氫原子是4，所以甲混合氣體燃燒前后體積不變，故甲混合氣體燃燒后的體積為89L，
故答案為：89.00L；
（3）乙中的乙烯燃燒時對體積沒有影響，現(xiàn)燃燒后體積增大，說明其中的炔烴所含的氫原子大于4，又因為常溫下該炔烴是氣體，所含的碳原子在2-4之間．因此可推斷該炔烴的分子式為C₄H₆，
 令炔烴的體積為a，則：
2C₄H₆+11O₂→8CO₂+6H₂O    體積減少△V
　2   11     8    6          1
　a                      90.00L-89.00L=1L
故a=2L
答：炔烴為C₄H₆，體積為2L
（4）2LC₄H₆，消耗氧氣11L，A與燃燒A所需的空氣的體積共為89L-2L-11L×5=32L，設(shè)A為yL，則：
C₂H₄+3O₂→2CO₂+2H₂O
y    3y
y+3y×5=32L，解得y=2L
答：乙烯的最大體積為2L．

點評：本題考查有機物分子式的確、有機物燃燒的有關(guān)計算等，難度較大，利用相對分子質(zhì)量及燃燒通式確定烴的分子式是解題的關(guān)鍵．