Question

在1.01×10⁵Pa，120℃時，兩種常溫呈氣態(tài)的烷烴A和烯烴B組成的混合氣體1L，在足量氧氣中充分燃燒后，得到同溫同壓下1.5LCO₂和2.25L水蒸氣，試計算確定A、B的分子式及體積比．（已知烯烴通式為C_nH_2n，常溫呈氣態(tài)時碳原子數(shù)不超過4．）

Answer 1

考點：有關有機物分子式確定的計算

專題：烴及其衍生物的燃燒規(guī)律

分析：根據(jù)體積之比等于物質(zhì)的量之比，由混合氣體1L充分燃燒后得到同溫同壓下1.5LCO₂和2.25L水蒸氣，可知混合氣體的平均分子式為C_1.5H_4.5，然后根據(jù)要想碳原子的平均值為1.5，必須有一種烴的碳原子數(shù)小于1.5，另一種烴的碳原子數(shù)大于1.5，氫原子的平均值為4.5，必須有一種烴的，氫原子數(shù)小于4.5，另一種烴的氫原子數(shù)大于4.5來討論．

解答： 解：在同溫同壓下，體積之比等于物質(zhì)的量之比．設混合氣體的平均分子式為C_XH_Y，根據(jù)混合氣體1L充分燃燒后得到同溫同壓下1.5LCO₂和2.25L水蒸氣，根據(jù)C和H原子的守恒可知，混合氣體的平均分子式為C_1.5H_4.5．
碳原子的平均值為1.5，必須有一種烴的碳原子數(shù)小于1.5．由于氣體是烷烴A和烯烴B組成的，而碳原子數(shù)小于1.5的只有CH₄，故烷烴A為甲烷；
設烯烴B的分子式為為C_nH_2n，則B中的碳原子數(shù)n≥2，而常溫呈氣態(tài)時碳原子數(shù)不超過4，則有碳原子數(shù)4≥n≥2；
氫原子數(shù)2n＞4.5，由于在烯烴中氫原子數(shù)不能為奇數(shù)，故2n≥6，即n≥3；綜合可知，n可能為3或4，即B可能為丙烯C₃H₆或丁烯C₄H₈．
討論：
①若B為丙烯C₃H₆，可知要達到碳原子為1.5的平均值，需要A（CH₄）和B（C₃H₆）的物質(zhì)的量之比為3：1；要達到氫原子為4.5的平均值，需要的A（CH₄）和B（C₃H₆）的物質(zhì)的量之比也為3：1；故B是丙烯時，將甲烷和丙烯按3：1混合，得到的混合氣體的平均分子式即為，C_1.5H_4.5，故B可以是丙烯；
②若B為丁烷（C₄H₈），可知要達到碳原子為1.5的平均值，需要A（CH₄）和B（C₄H₈）的物質(zhì)的量之比為5：1；要達到氫原子為4.5的平均值，需要的A（CH₄）和B（C₄H₈）的物質(zhì)的量之比為7：1，故如果B是丁烯，則混合氣體的平均分子式不可能為C_1.5H_4.5，故B不能為丁烯．
答：A的分子式為CH₄，B為C₃H₆，兩者的體積比為3：1．

點評：本題考查了根據(jù)混合氣體的平均分子式來確定成分氣體的化學式和體積比，要用討論的方法來確定物質(zhì)的成分，難度不大．