Question

150℃、101kPa時，由兩種烴組成的混合氣體0.5L在4.5LO₂（足量）中完全燃燒，測得反應后氣體總體積小于5L，其中含CO₂ 0.8L．
（1）求此混合氣體中兩種烴的分子式
（2）求此混合氣體中兩種烴的體積比．
（3）求生成水蒸汽的體積．

Answer 1

考點：有關有機物分子式確定的計算

專題：

分析：先根據(jù)烴的燃燒通式及反應后氣體體積減小確定混合烴中平均氫原子數(shù)，再根據(jù)0.5L混合烴生成了0.8L二氧化碳計算出混合烴中平均碳原子數(shù)，根據(jù)計算結果可知一定含有甲烷，再根據(jù)平均氫原子數(shù)得出一定為甲烷和乙炔的混合物，然后根據(jù)混合烴的平均碳原子數(shù)計算出二者的體積之比，最后根據(jù)燃燒的關系式及氫原子守恒CH₄～2H₂O、C₂H₂～H₂O計算出生成水蒸氣的體積．

解答： 解：（1）設該混合烴平均化學式為C_xH_y，則：
C_xH_y+（x+

y

4

）O₂=xCO₂+

y

2

H₂O
150℃時水為氣體，要使反應后體積小于5L，則有該反應各氣體物質的系數(shù)關系為：
1+x+

y

4

＞x+

y

2

解得：y＜4，
0.5L混合烴產(chǎn)生0.8LCO₂，相同條件下氣體的物質的量之比等于其體積之比，
則0.5mol混合烴污染燃燒生成0.8mol二氧化碳，1mol混合烴完全燃燒生成1.6mol二氧化碳，則x=1.6；由此可知混合烴中必有甲烷（CH₄），另一種烴氫數(shù)一定小于4，氫原子數(shù)小于4的烴只有乙炔（C₂H₂），
答：此混合氣體中兩種烴的分子式為CH₄和C₂H₂；
（2）設含有xmol甲烷、ymol乙炔，
根據(jù)碳原子守恒看得：

xmol×1+ymol×2

xmol+ymol

=1.6，
解得：x：y=2：3，即：甲烷與乙炔物質的量之比為2：3，
答：此混合氣體中甲烷與乙炔物質的量之比為2：3；
（3）相同條件下體積之比就等于物質的量之比，則混合氣體中甲烷的體積為：0.5L×

2

3+2

=0.2L，乙炔的物質的量為：0.5L×

2

2+3

=0.3L，
根據(jù)氫原子守恒看得關系式：CH₄～2H₂O、C₂H₂～H₂O，
                         1    2      1    1
                        0.2L 0.4L   0.3L 0.3L
則生成水的體積為：0.4L+0.3L=0.7L，
答：生成水蒸汽的體積為0.7L．

點評：本題考查了混合烴燃燒的計算，題目難度中等，注意掌握烴的燃燒通式，能夠根據(jù)反應前后氣體體積不會判斷混合烴中氫原子數(shù)的范圍，經(jīng)過對混合烴的平均分子式的討論得出混合物為甲烷和乙炔為解答本題的關鍵．