Question

常温下，一种烷烃A和一种单烯烃B组成混合气体，A或B分子最多只含有4个碳原子，且B分子的碳原子数比A分子的多.

    (1)将1L该混合气体充分燃烧，在同温同压下得到2.5LCO₂气体.试推断原混合气体中A和B所有可能的组合及其体积比，并将结果填入下表中.

组合编号	A的分子式	B的分子式	A和B的体积比 (V(A)：V(B))

    (2)120℃时取1L，该混合气体与9L氧气混合，充分燃烧后，当恢复到120℃和燃烧前的压强时，体积增大6.25％.试通过计算确定A和B的分子式.A：________；B：________.

 

Answer 1

答案：
解析：

(1) 组合编号 A的分子式 B的分子式 A和B的体积比 (V(A)：V(B)) ① ② ③ ④ CH4 CH4 C2H6 C2H6 C3H6 C4H8 C3H6 C4H8 1:3 1:1 1:1 3:1 (2)解法1：设1L气态烃与氧充分燃烧后体积变化为ΔVL，则     ΔV1=0L  ΔV2=0.50L ΔV3=0.50L ΔV4=1.0L     各种组合的1L混合气体与氧气充分燃烧后，体积增大为：     组合①     组合②     组合③     组合④  故组合④符合题意，即A：C2H6；B： C4H8.     解法2：设混合气态烃的分子式为CxHy，则：     又已知燃烧后体积(气体)增加为：     所以平均氢原子数为6.5。     根据(1)题中可能组合和平均值的含义可知：单烯烃中氢原子数大于6.5的只能是丁烯(C4H8)。所以只讨论两组的可能组合即可： CH4与C4H8          1:1 C2H6与C4H8          3:1 再由这两种组合的体积比，欲使氢原子数平均值为6.5，该组合是C2H6与C4H8，即A：C2H6；B：C4H8.

提示：

(1)1L碳原子数为n的烷烃或烯烃充分燃烧后均得到nLCO2.由题意(1L混合气体充分燃烧后生成2.5LCO2，且B分子的碳原子数比A分子的多)可推断，混合气体只能由碳原子数小于2.5的烷烃(CH4和C2H6)和碳原子数大于2.5的烯烃(C3H6和C4H8)组成.它们有四种可能的组合.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.     (2)写出四种烃单独燃烧时的化学反应方程式，并分别列出1L烃燃烧前后气体体积的变化.根据(1)的结果，计算每种不同组合的混合气体燃烧前后气体体积的变化，将其与试题给定的数据相对照，即可确定混合气体各组分的分子式.该小题亦可以用另一种方法来解题：先根据燃烧前后混合气体体积的变化求出混合烃的平均氢原子数，然后对照第(1)小题的结果，判定混合气体各组分的分子式.     本题的第(1)小题就其内容而言是一个讨论题.试题采用了填空的形式，以避免答题时冗长的文字叙述，减少答题时间.但是，整题的思考容量还是比较大的，如果每一步都按常规，一步一步地算，势必花费很多时间.例如推断每种组合中A、B的体积比时，已知平均碳原子数等于2.5，即可得出CH4和C3H6的体积比为1:3、CH4和C4H8的体积比为1:1等等.又如第(2)小题算得平均氢原子数为6.5，即可从各组合中选出C2H6和C4H8这一答案.