Question

石油裂化可得到汽油和石化工業(yè)的基礎原料．A是石油裂化產物樣品．
（1）A是一種烷烴，相對分子質量為114，則A的分子式為

 

．
假設汽油的成分就是A，空氣中氧氣的體積占五分之一，汽車內燃機中A與空氣混合，用電火花不斷引爆，燃燒產物全是氣體．
空氣與A的體積比為a，為使A充分燃燒，a的最小值為

 

．
若a值偏小，則汽車尾氣中增多的污染氣體的化學式為

 

，當a值減小10%時，尾氣中產生該污染氣體的體積分數(shù)為

 

．
若a值偏大，汽車尾氣中增多的污染氣體總稱為

 

．
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測得其在標準狀況下的密度為0.478g/L，使該混合氣體在加熱的條件下通過鎳催化劑并充分反應，再冷卻到標準狀況下測其密度為1.062g/L，試求出B中各氣體的體積分數(shù)．

Answer 1

考點：有機物的推斷,有關有機物分子式確定的計算

專題：有機物分子組成通式的應用規(guī)律

分析：（1）根據(jù)烷烴通式C_nH_2n+2可得，烷烴的相對分子量為：14n+2=114進行計算；
根據(jù)方程式計算出辛烷與氧氣恰好反應時，辛烷與空氣的體積比；
若a值偏小，氧氣不足，會產生CO有毒氣體，根據(jù)質量守恒判斷系數(shù)書寫化學方程式在進行計算；
若a值偏大，氧氣過量，會產生NO、NO₂等氮的氧化物；
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測得其在標準狀況下的密度為0.478g/L，則平均分子質量=0.478×22.4=10.7；使該混合氣體在加熱的條件下通過鎳催化劑并充分反應，再冷卻到標準狀況下測其密度為1.062g/L，則平均分子質量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相對分子量還小，說明反應后氫氣還過量，所以反應后混合氣體由C₂H₆和H₂組成，根據(jù)反應C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆ 化學反應方程式進行計算．

解答： 解：（1）烷烴通式C_nH_2n+2可得，烷烴的相對分子量為：14n+2=114，解得n=8，所以分子式為：C₈H₁₈；
a值的推算依據(jù)：A為C₈H₁₈，為辛烷，則辛烷完全燃燒2C₈H₁₈+25O₂

點燃

16CO₂+18H₂O，則

V(C 8H 18)

1 5 V(空氣)

=

2

25

，所以，a=

V(空氣)

V(C 8H 18)

=

5×25

2

=62.5；
若a值偏小，空氣與A的體積比＜a時，氧氣不足，除生成CO₂和H₂O外，還會產生CO有毒氣體，污染大氣．設當燃燒1mol辛烷該污染氣體含x molCO時，根據(jù)質量守恒，
反應方程式為C₈H₁₈+

1

2

（25-x）O₂

點燃

xCO+（8-x）CO₂+9H₂O，根據(jù)以上計算當完全燃燒1mol辛烷時，消耗空氣為62.5mol，當a值減小10%時，只消耗空氣為62.5×90%=56.25mol，則氧氣為56.25×

1

5

=11.25，即

1

2

（25-x）=11.25，解得x=2.5，所以該污染氣體的體積分數(shù)為

2.5

8

×100%=31.25%；
若a值偏大，氧氣過量，在放電條件下，發(fā)生反應N₂+O₂

放電  .

2NO，2NO+O₂═2NO₂，會產生NO、NO₂有毒氣體，污染大氣；
故答案為：C₈H₁₈；62.5；CO；31.25%；氮的氧化物；
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測得其在標準狀況下的密度為0.478g/L，則平均分子質量=0.478×22.4=10.7；使該混合氣體在加熱的條件下通過鎳催化劑并充分反應，再冷卻到標準狀況下測其密度為1.062g/L，則平均分子質量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相對分子量還小，說明反應氫氣還過量，所以反應后混合氣體由C₂H₆和H₂組成，根據(jù)反應C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆
設反應后H₂的體積分數(shù)為x，則C₂H₆的體積分數(shù)為（1-x）．依題意：
2x+30×（1-x）=23.8，解得x=0.221．
又設反應前混合氣體體積是YL，則同溫、同壓下反應后的氣體體積為：0.478Y÷1.062=0.45YL．
反應后，H₂的體積為0.45Y×0.221=0.1YL，C₂H₆的體積為0.35Y L．
再設反應前混合氣體中C₂H₄、C₂H₂、H₂分別為aL、bL、cL，根據(jù)化學反應方程式，有

a+b+c=Y a+b=0.35Y c-a-2b=0.1Y

解得a=0.15Y；b=0.2Y；c=0.65Y；
所以原混合氣體中，C₂H₄、C₂H₂、H₂的體積分數(shù)分別為

0.15Y

Y

×100%=15%、

0.2Y

Y

×100%=20%、

0.65Y

Y

×100%=65%；答：C₂H₄、C₂H₂、H₂的體積分數(shù)分別為

0.15Y

Y

×100%=15%、

0.2Y

Y

×100%=20%、

0.65Y

Y

×100%=65%；

點評：本題主要考查了有關烴的分子式、燃燒的相關計算以及氣體體積分數(shù)的計算，難度較大，關鍵在于找出辛烷與氧氣恰好反應時，辛烷與空氣的體積比和利用好標準狀況下的密度是解答（2）的關鍵．