一. 教学内容:有机物的燃烧规律及分子式的确定
二. 教学目标
重点:有机物的燃烧规律及有关计算
H→H2O,Cl→HCl。因此,我们可以根据有机物燃烧的产物分析判断该有机物的组成。
说明:
某有机物完全燃烧后:
若产物只有CO2和H2O,则其组成元素可能为C、H或C、H、O。
欲判定该有机物中是否含氧元素,首先求出CO2中碳元素的质量及H2O中氢元素的质量,然后将碳、氢元素的质量之和与原来有机物质量相比较,若两者相等,则原有机物的组成中不含氧,否则,原有机物的组成中含氧。
生成的CO2和H2O的关系有:
(1)生成的CO2和H2O的体积比为1∶1的有:若为烃,则属于环烷烃或烯烃;若为烃的衍生物,则为醛、酮、羧酸、酯、葡萄糖、果糖等。
(2)生成的CO2和H2O的体积比为1∶2的有:甲烷、甲醇和尿素等含一个碳原子
和四个氢原子的物质。
(3)生成的CO2和H2O的体积比为2∶1的有:分子中碳、氢原子数相同的物质,如:乙炔、苯、苯乙烯、苯酚等。
(4)气态烃CxHy与O2混合后燃烧,恢复至原状态(温度大于100℃)反应前后的气体总体积的变化为:
(5)当不同的有机物的物质的量相同时,
此时有机物可写成:CxHy(H2O)n或CxOy(H2O)n的形式,耗氧只能由前一部分CxHy或CxOy完成,后面部分在燃烧过程中不耗氧。则
组成为CxHy(H2O)n,每摩尔耗氧(x y/4)mol;
组成为CxOy(H2O)n的物质,每摩尔耗氧(x-y/2)mol;
特例:组成符合CxHy(H2O)n的物质中CH2O耗氧最少;
组成符合CxOy(H2O)n的物质中,乙二醛耗氧最少。
(二)有机物完全燃烧时耗氧量的计算:
设烃及烃的衍生物的通式分别为:CxHy和CxHyOz,则根据烃及烃的衍生物的燃烧反应方程式,可得烃或烃的衍生物的完全燃烧时的耗氧量的计算方法:
烃为:(x+y/4);而烃的衍生物为:(x+y/4-z/2)
A、B两种有机物,不论以何种质量比进行混合,只要总质量保持一定,则完全燃烧时耗氧量与生成的CO2和H2O的量之间的关系
(四)物质的量之和不变的两种有机物完全燃烧规律:
A、B两种有机物,不论以何种比例进行混合,只要总物质的量保持一定,则完全燃烧时耗氧量与生成的CO2和H2O的量之间的关系
例1. (1997年全国高考题)两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10L,下列各组混合烃中不符合此条件的是( )
A. CH4 C2H4 B. CH4 C3H6
C. C2H4 C3H4 D. C2H2 C3H6
解析:两种气态烃以任意比例混合,反应前后气体体积不变,则混合烃的每种分子中H原子数均为4,综上所述,可知答案为B、D
例2.(96年上海高考题)一定量有机物充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收,经过滤得到沉淀20g,滤液质量比原石灰水减少5.8g。该有机物可能是( )
A. 乙烯 B. 乙二醇 C. 乙醇 D. 甲酸甲酯
解析:选项中有机物均含2个C原子,因此解题关键是求出有机物中C和H原子个数比。沉淀20 g为CaCO3,则有机物中含C原子为0.2mol,由质量守恒得:m(CO2) m(H2O)=m(CaCO3)-5.8g,44g/mol×0.2 mol m(H2O)=20g-5.8 g,m(H2O)=5.4g,n(H2O)=0.3 mol。所以有机物中n(C)∶n(H)=0.2 mol∶(0.3 mol×2)=2∶6。对照选项为乙醇和乙二醇
答案:B、C
例3. (2001年全国高考题)标准状况下1.68L无色可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通入足量澄清石灰水,得到的白色沉淀质量为15.0g;若用足量碱石灰吸收燃烧产物,增重9.3g。
(1)计算燃烧产物中水的质量。
(2)若原气体是单一气体,通过计算推断它的分子式。
(3)若原气体是两种等物质的量的气体的混合物,其中只有一种是烃,请写出它们的分子式(只写出一组)。
解析:(1)
(2)
所以该气体的分子式是C2H4
(3)因为单一气体为C2H4,现为等物质的量的两种气体之混合物,所以在2 mol混合气体中,应含有4molC原子,8molH原子,这两种气体可能是C4H6和H或C3H8和CO,C3H6和CH2O2等
m(H2O)=2.7g (2)分子式是C2H4
(3)两种气体可能是C4H6和H或C3H8和CO,C3H6和CH2O2等
(3)若某一有机物可用通式(CxHy)m(H2O)n表示,则在相同条件下,该类化合物完全燃烧时消耗的氧气体积为V1和生成的CO2的体积为V2,则V1∶V2必须满足的条件是__________
有机物燃烧1个C结合2个O,2个H结合1个O,故可把有机物分子式变形为(CxHy)m?(CO2)n或(CxOy)m?(H2O)n的形式,以简化计算。
对(CH2)m(H2O)n通式,物质完全燃烧时耗氧量与生成CO2的体积比为3∶2,因此,对于(1)和(2)应该用(CxHy)m(H2O)n求解。
可得(x y/4)∶x=5∶4,
解之,x∶y=1∶1。故答案为(CH)m(H2O)n;
(2)要使相对分子质量最小,则m=n=1,得CH3O,根据价键规律知,该式子不可能是分子式,只能是最简式。现令m=2、n=1尝试,得C2H4O2,即CH3CHO;
(3)V1∶V2=(x y/2)∶x=(2x y)∶2x
(2)CH3CHO;
(3)V1∶V2=(2x y)∶2x
【模拟试题】
1、等质量的下列烃完全燃烧时消耗氧气的量最多的是( )
A. CH4 B. C2H4 C. C2H6 D. C6H6
2、120℃时,1体积某烃和4体积O2混合,完全燃烧后恢复到原来的温度和压强,体积不变,该烃分子式中所含碳原子数不可能是( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
3、两种气态烃组成的混合气体0.1mol,完全燃烧得0.16molCO2和3.6g水混合物,则原混合气体中( )
A. 一定有甲烷 B. 一定是甲烷和乙烯
C. 一定没有乙烷 D. 一定有乙炔
4、取一定质量的下列各组混合物完全燃烧,产生的CO2的量与混合物中各物质的质量比无关的是( )
A. 苯和乙炔 B. 乙烷和丙烷 C. 乙烯和乙醛 D. 乙酸和葡萄糖
5、a mL三种气态烃的混合物与足量氧气混合点燃爆炸后,恢复到原来的状态(常温、常压),体积共缩小2a mL,则这三种烃可能是( )
A. CH4、C2H4、C3H4 B. C2H6、C3H6、C4H6
C. CH4、C2H6、C3H8 D. C2H4、C2H2、CH4
6、m mol C2H2和n molH2在密闭容器中反应,当其达到平衡时,生成p mol的C2H4,将平衡混合气体完全燃烧生成CO2和H2O,所需氧气的物质的量为:( )
A. (3m+n)mol B. (2.5m+0.5n-p)mol
C. (3m+n+2p)mol D. (2.5m+0.5n)mol
7、下列各组混合物的总物质的量不变时,各组分以任意比混合后充分燃烧,消耗氧气的量不变的是( )
A. 乙烯、乙醇和乙醛 B. 乙炔、乙醛和乙二醇
C. 甲烷、甲醇和乙酸 D. 乙烷、丙酸和甘油
8、燃烧0.2mol某有机物,得到0.4molCO2和0.6molH2O,由此可得出的结论是:( )
A. 该有机物含有2个碳原子、6个氢原子和1个氧原子
B. 该有机物中碳元素和氢元素的原子个数比为3:1
C. 该有机物中含有2个CO2和3个H2O
D. 该有机物中碳、氢的原子个数比为1:3,不能确定其是否含有氧原子
9、A、B是相对分子质量不相等的两种有机物,无论以何种比例混合只要总质量不变,完全燃烧后产生H2O的质量也不变。
(1)试写出两组符合上述情况的有机物的分子式_________________________。
(2)并回答应满足的条件是___________________。
10、10mL某气态烃在50mL氧气中充分燃烧,得到液态水和体积为35mL的混合气体(气体体积均在同温同压下测得),该气态烃可能是什么烃?
12、取3.4克只含羟基,不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00L氧气中经点燃,醇充分燃烧,反应后气体的体积减少0.56L。将气体经生石灰吸收,体积又减少2.80L(所有气体体积都是在标准状况下测定)。
(1)3.4克醇中C、H、O、的物质的量分别为:Cmol;Hmol;Omol。该醇中C、H、O的原子数之比为。
(2)由此比值能否确定该醇的分子式?其原因是什么?
(3)如果将该多元醇的任意一个羟基换成一个卤原子,所得的卤代物都只有一种,试写出该饱和多元醇的结构简式。
1、A 2、D 3、AC 4、AD
9、(1)C2H2与C6H6、C8H8;C10H8与C6H8O3等;(2)因为总质量一定时,完全燃烧后水的质量也保持不变的条件下,只要氢元素的质量分数保持恒定就可以
11、分子式为C6H10,名称为环已烯,结构简式为:
(2)能,因为实验式中氢原子已经饱和,所以最简式就是分子式,即:C5H12O4
13、(1)C2H2O2 (2)18 (3)210 C6H10O8