题目内容

13.将三种气态烃以任意比例相混合,与足量氧气在密闭容器中完全燃烧,在温度不变的条件下(120℃),其压强也不变.推断这三种烃的分子式CH4、C2H4、C3H4.由此可总结出什么规律?分子中含4个H原子的烃满足条件.

分析 120℃时,水为气态,设烃的平均分子式为CxHy,烃的燃烧通式:CxHy+(x+$\frac{y}{4}$)O2→xCO2+$\frac{y}{2}$H2O,压强不变,说明燃烧前后气体物质的量不变,可知平均H原子数目为4,气态烃以任意比例相混合,故分子中H原子数目为4.

解答 解:120℃时,水为气态,设烃的分子式为CxHy,烃的燃烧通式:CxHy+(x+$\frac{y}{4}$)O2→xCO2+$\frac{y}{2}$H2O,压强也不变,说明燃烧前后气体物质的量不变,则1+(x+$\frac{y}{4}$)=x+$\frac{y}{2}$,解得y=4,三种气态烃以任意比例相混合,故分子中H原子数目为4,三种烃的分子式为:CH4、C2H4、C3H4
故答案为:CH4、C2H4、C3H4;分子中含4个H原子的烃满足条件.

点评 本题考查有机物分子式的确定的计算,题目难度中等,注意利用燃烧通式及平均分子式进行解答.

练习册系列答案
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1.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应:

(1)已知:
化学键C-HC-CC=CH-H
键能/kJ•mol?1412348612436
计算上述反应的△H=+124 kJ•mol-1
(2)维持体系总压强p恒定,在温度T时,物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应.已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K=$\frac{n{α}^{2}}{(1-{α}^{2})V}$(用α等符号表示).
(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1:9),控制反应温度 600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应.在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:
①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实正反应为气体分子数增大的反应,保持压强不变,加入水蒸气,容器体积应增大,等效为降低压强,平衡向正反应方向移动.
②控制反应温度为 600℃的理由是600℃时,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高.温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降.高温还可能使催化剂失活,且能耗大.
(4)某研究机构用CO2代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺--乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯.保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸汽工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO.新工艺的特点有①②③④(填编号).
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭 
④有利于CO2资源利用.

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