Question

12．（1）完全燃燒0.1mol某烴，燃燒產(chǎn)物依次通過濃硫酸、濃堿液，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，稱得濃硫酸增重9g，濃堿液增重17.6g．該烴的化學(xué)式C₄H₁₀，并寫出其所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH₃CH₂CH₂CH₃、CH₃CH（CH₃）CH₃．
（2）兩種氣態(tài)烴以任意比例混合，在120℃時(shí)1L該混合烴與9L氧氣混合，充分燃燒后恢復(fù)到原狀態(tài)，所得氣體仍為10L．則兩氣態(tài)烴的分子的組成要符合的條件是混合氣中平均含有H原子數(shù)為4．
（3）如圖所示，將浸透了石蠟油（分子中含有17個(gè)碳原子以上的液態(tài)烷烴混合物）的礦渣棉放置在硬質(zhì)試管的底部，試管中加入碎瓷片，給碎瓷片加強(qiáng)熱，石蠟油蒸氣通過碎瓷片表面，發(fā)生反應(yīng)，可得到一定量的氣體生成物，用該生成物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①生成的氣體通入酸性KMnO₄溶液中，溶液褪色．
②生成的氣體通入Br₂的CCl₄溶液中，溶液褪色．
③用排水法收集一試管氣體，點(diǎn)燃，燃燒時(shí)火焰明亮，有黑煙產(chǎn)生（甲烷燃燒時(shí)火焰為淡藍(lán)色，無煙）．
根據(jù)以上現(xiàn)象思考：
A．用其最簡(jiǎn)單的同系物為例，寫出②的反應(yīng)方程式：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br．
B．碎瓷片的作用是催化劑．
C．產(chǎn)生黑煙的原因是烴中含碳量較高，導(dǎo)致不易充分燃燒．

Answer 1

分析 （1）烴完全燃燒生成二氧化碳和水，則濃硫酸增重為燃燒生成水的質(zhì)量，濃堿液增重為燃燒生成二氧化碳的質(zhì)量，計(jì)算水、二氧化碳的物質(zhì)的量，根據(jù)原子守恒計(jì)算烴的分子式；根據(jù)碳鏈異構(gòu)來書寫可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；
（2）烴燃燒前后體積不變，可設(shè)烴的平均式為C_xH_y，根據(jù)燃燒的方程式計(jì)算分子組成特點(diǎn)；
（3）加碎瓷片加快石蠟油分解速率生成烯烴和烷烴，烯烴中含有碳碳雙鍵導(dǎo)致烯烴性質(zhì)較活潑，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，能與溴發(fā)生加成反應(yīng)；有機(jī)物含碳量高不充分燃燒會(huì)冒黑煙．

解答 解：（1）濃硫酸增重的為水的質(zhì)量，則水的物質(zhì)的量為：n（H₂O）=$\frac{9g}{18g/mol}$=0.5mol，n（H）=2n（H₂O）=2×0.5mol=1mol，
n（CO₂）=$\frac{17.6g}{44g/mol}$=0.4mol，n（C）=0.4mol，0.1mol烴中含有0.4molC原子，1molH原子，則該烴分子中C原子個(gè)數(shù)為4，H原子個(gè)數(shù)為10，
所以該烴的分子式為C₄H₁₀；該有機(jī)物為丁烷，根據(jù)碳鏈異構(gòu)可得C₄H₁₀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：CH₃CH₂CH₂CH₃、CH₃CH（CH₃）CH₃，
故答案為：C₄H₁₀；CH₃CH₂CH₂CH₃、CH₃CH（CH₃）CH₃；
（2）設(shè)烴的平均式為C_xH_y，則有：C_xH_y+（x+$\frac{y}{4}$）O₂→xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O，烴燃燒前后體積不變，則1+x+$\frac{y}{4}$=x+$\frac{y}{2}$，y=4，即混合氣中平均含有H原子數(shù)為4，
故答案為：混合氣中平均含有H原子數(shù)為4；
（3）石蠟油分解生成烯烴，烯烴最簡(jiǎn)單的同系物是CH₂=CH₂，乙烯含有碳碳雙鍵能與Br₂發(fā)生加成反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂BrCH₂Br；石蠟油在加熱條件下分解較緩慢，加入碎瓷片能加快加快反應(yīng)速率起到催化劑的作用，還能積蓄熱量從而促進(jìn)石蠟油分解；收集到的氣體在燃燒時(shí)冒黑煙是因?yàn)闊N中含碳量較高，導(dǎo)致不易充分燃燒，
故答案為：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br；催化劑；烴中含碳量較高，導(dǎo)致不易充分燃燒．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有機(jī)物分子式的確定以及石蠟油的分解，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，注意第（2）題燃燒產(chǎn)物水為氣態(tài)、第（3）題石蠟油分解實(shí)驗(yàn)中碎瓷片的作用為易錯(cuò)點(diǎn)，題目難度不大．