Question

在常温常压下，某气态烃与氧气的混和气体n升，完全燃烧后，通过浓H₂SO₄再恢复到原来的温度和压强时，气体体积变为原来的一半．假设烃在燃烧后无剩余、无CO．试通过计算确定该烃可能的分子式．

Answer 1

考点：有关有机物分子式确定的计算

专题：烃及其衍生物的燃烧规律

分析：通过浓硫酸后再恢复到原来的温度和压强时，得到升的混和气体，应为CO₂和O₂的混合物，设该烃的分子式为C_xH_y，燃烧的化学方程式为：C_xH_y+（x+

y

4

）O₂→xCO₂+

y

2

H₂O，利用差量法列出方程，然后通过讨论法进行判断，从而确定该烃可能的分子式．

解答： 解：通过浓硫酸后再恢复到原来的温度和压强时，得到升的混和气体，应为CO₂和O₂的混合物，
设该烃的分子式为C_xH_y，发生C_xH_y+（x+

y

4

）O₂→xCO₂+

y

2

H₂O，
①当烃与氧气恰好反应时，则：
  C_xH_y+（x+

y

4

）O₂→xCO₂+

y

2

H₂O△V
     1+x+

y

4

       x        1+

y

4

     nL                   

1

2

nL
nL×（1+

y

4

）=

1

2

nL×（1+x+

y

4

），
解得：x=1+

y

4

，
②当氧气有剩余时，设氧气剩余了aL，则参加反应的气体的体积为：（n-a）L，
则

1+x+ y 4

1+ y 4

=

n-a

n 2

＜2，整理可得：1+x+

y

4

＜2（1+

y

4

），即x＜1+

y

4

，
根据①②可得：x≤1+

y

4

，
由于常温下为气体烃，则x≤4，
当x=1，y只能为4，1＜1+1=2，满足条件，此时该烃为CH₄；
当x=2时，1+

y

4

≥2，y≥4，则可能为：C₂H₄、C₂H₆；
当x=3时，1+

y

4

≥3，y≥8，只能为C₃H₈；
当x=4时，1+

y

4

≥4，y≥12，含有4个C的烃中，丁烷为含氢量最大的烃，最多含有10个H，不存在满足条件的烃，
所以可能的分子式为：CH₄、C₂H₄、C₂H₆和C₃H₈，
答：该烃可能的分子式为CH₄、C₂H₄、C₂H₆和C₃H₈．

点评：本题考查有机物燃烧的计算，题目难度中等，注意根据有机物燃烧的通式利用差量法、讨论法确定有机物分子式的方法，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学计算能力．