Question

20．饱和烃A和不饱和烃B在常温下均为气体（碳原子数不大于4），其中A分子中含有碳原子数多于B．
（1）将A和B按一定比例混合．1L混合气体完全燃烧后在同温、同压下得到3.6LCO₂．试推断该混合气体的可能组合及A与B混合时的体积比．将结果填入下表．

编号	A的分子式	B的分子式	VA：VB
①	C4H10	C3H6	3：2
②	C4H10	C2H4	4：1
③	C4H10	C2H2	4：1
④	C4H10	C3H4	3：2

（2）120℃时，1LA、1LB与足量氧气混合点燃后，在同温、同压下总体积增大2L．试通过计算确定A和B的分子式．

Answer 1

分析 （1）根据体积之比等于物质的量之比，由混合气体1L充分燃烧后得到同温同压下3.6LCO₂，可知混合气体的平均分子式为C_3.6H_x，然后根据要想碳原子的平均值为3.6，必须有一种烃的碳原子数小于3.6，另一种烃的碳原子数大于3.6，且碳原子数若＞4，那么常温下不是气体，故一种烃中最多为4个碳，据此讨论即可；
（2）根据烃的燃烧规律：C_xH_y+（x+$\frac{1}{4}$y）O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+$\frac{1}{2}$yH₂O（气），结合气体体积差量法计算平均氢原子数，得到气体的组成即可．

解答 解：（1）因1升混合气体充分燃烧后生成3.6升CO₂，且A分子的碳原子数比B分子的多，混合气体只能由碳原子数大于3.6的烷烃（C₄H₁₀）和碳原子数小于3.6的烯烃或炔烃（C₃H₆和C₂H₄、C₃H₄和C₂H₂）组成．它们有四种可能的组合：C₄H₁₀、C₃H₆；C₄H₁₀、C₂H₄；C₄H₁₀、C₃H₄；C₄H₁₀、C₂H₂；根据每一种组合中烷烃和烯烃的碳原子数及燃烧后生成的CO₂体积，可确定A和B的体积比，如：，则V（C₄H₁₀）：V（C₂H₄）=4：1，C₄H₁₀；C₃H₆=3：2；②C₄H₁₀：C₂H₂=4：1；C₄H₁₀：C₃H₄=3：2，
故答案为：①C₄H₁₀、C₃H₆、3：2；②C₄H₁₀、C₂H₄、4：1③C₄H₁₀、C₂H₂、4：1④C₄H₁₀、C₃H₄、3：2；
（2）设1升气态烃与氧充分燃烧后体积变化为△V升，则：
C_xH_y+（x+$\frac{1}{4}$y）O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+$\frac{1}{2}$yH₂O（气）△V
1       x+$\frac{1}{4}$y          1 $\frac{1}{2}$y        $\frac{1}{4}$y-1
2L                                  2L
$\frac{1}{\frac{1}{2}}$=$\frac{\frac{y}{4}-1}{2}$，解y=8，平均分子式中H原子为8个，故组合①符合题意，即A：C₄H₁₀；B：C₃H₆，答：A和B的分子式分别为：A：C₄H₁₀；B：C₃H₆．

点评 本题主要考查了十字交叉法、差量法的使用，有一定的难度，注意根据燃烧的方程式进行判断．