Question

烃是由碳和氢两种元素组成的有机化合物．为了测定气态烃A的化学式，取一定量的A置于密闭容器中燃烧，定性实验表明产物是CO₂、CO和水蒸气．甲、乙两学生设计了如下两个实验方案，均认为根据自己的方案能求出A的最简式（烃中碳与氢原子个数的最简比）．他们测得的有关数据如图中所示（图中的箭头表示气体的流向，实验前系统内的空气已排除）：

试回答：
（1）根据两方案，你认为谁能求出A的最简式

 

（填“甲”或“乙”）．
（2）请根据你选出的方案，通过计算求出A的最简式．即C：H=

 

．
（3）若要确定A的化学式，是否还需要测定其它数据

 

．原因是

 

．
（4）烃A在密闭容器中燃烧生成CO₂、CO和水蒸气的反应化学方程式为

 

．
（5）烃A在光照条件下，可与Cl₂反应，除生成HCl气体外，还可依次生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，分别写出烃A与Cl₂在光照条件下发生的四个化学反应方程式：

 

．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

分析：（1）有机物燃烧遵循原子守恒，所有的碳原子全部进入二氧化碳，所有的氢原子全部进入水中，水的量即为浓硫酸的增重量，碱石灰的增重量即为二氧化碳的量；
（2）根据元素守恒确定有机物中的元素以及原子数目，书写结构简式；
（3）根据最简式确定分子式需要知道分子的相对分子质量或是其他成键条件等．
（4）根据反应物、生成物、反应条件，可写出甲烷燃烧的化学方程式．
（5）根据“甲烷在光照条件下，可与Cl₂反应，除生成HCl气体外，还可依次生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄”，则可写出甲烷燃烧的化学方程式．

解答：解：
（1）根据甲方案：燃烧产物

浓硫酸

浓硫酸增重2.52g（可以确定生成水的质量即为2.52g）

碱石灰

碱石灰增重1.30g（即生成二氧化碳的质量是1.30g）

点燃

生成CO₂1.76g，即一氧化碳燃烧产生的二氧化碳的质量是1.76g，可以获得一氧化碳的质量，可以获得有关A中碳、氢原子个数之比，进而确定分子式，但是方案乙中，碱石灰增重5.60g，增加的是二氧化碳和水的总质量，无法确定各自的质量是多少，故乙方案不能确定分子的结构简式，答：方案甲能求出A的最简式；
（2）根据方案甲，可以知道H₂O-m（H）-n（H）              CO₂--m（C）--n（C）
                     2.52g  0.28g   0.28mol      1.30g+1.76g  0.8345g  

0.8345g

12g/mol

所以n（C）：n（H）=

0.8345g

12g/mol

：0.28mol=1：4，即A的最简式为CH₄，
（3）CH₄中H的百分含量已经达到最大，所以CH₄即为A的分子式，答：不需要测定其他数据；CH₄中H的百分含量已经达到最大，碳原子已经饱和．
（4）由（2）可知，烃A为CH₄，则CH₄在密闭容器中燃烧生成CO₂、CO和水蒸气的反应，其反应的化学方程式为：7CH₄+12O₂

点燃  .

4CO+3CO₂+14H₂O．
（5）由（2）可知，烃A为CH₄，CH₄在光照条件下，可与Cl₂反应，除生成HCl气体外，还可依次生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄，分别写出CH₄与Cl₂在光照条件下，发生的四个化学反应的化学方程式分别为：CH₄+Cl₂

光

CH₃Cl+HCl；CH₃C1+Cl₂

光

CH₂Cl₂+HCl；
CH₂Cl₂+Cl₂

光

CHCl₃+HCl；CHCl₃+Cl₂

光

CCl₄+HCl．
故答案为：
（1）甲；
（2）1：4；
（3）不需要测定其他数据． CH₄中H的百分含量已经达到最大，碳原子已经饱和；
（4）7CH₄+12O₂

点燃  .

4CO+3CO₂+14H₂O；
（5）CH₄+Cl₂

光

CH₃Cl+HCl；CH₃C1+Cl₂

光

CH₂Cl₂+HCl；
CH₂Cl₂+Cl₂

光

CHCl₃+HCl；CHCl₃+Cl₂

光

CCl₄+HCl．

点评：此题目是一道关于确定分子式的定量计算题目，注意元素守恒法的使用是解题关键，难度不大．