Question

7．在101.3kPa、473K條件下，十一烷以及分子中碳原子數(shù)比它小的烷烴均為氣態(tài)．以下變化中，最初與最終均維持這種條件． A、B、C 三種烷烴（氣）分子中碳原子依次增加相同的個數(shù)，取等體積的三種氣體，分別跟 30mLO₂（過量）混合引燃，充分反應后發(fā)現(xiàn)：A與O₂ 反應前后氣體總體積不變；B與O₂ 反應后氣體總體積增加了4mL；C與O₂ 反應后氣體總體積為反應前的1.25倍．
試求：
（1）A的分子式及相對分子質(zhì)量
（2）原任意一種烷烴的體積及B、C的分子式．

Answer 1

分析 設烷烴的分子式為C_nH_2n+2，則：
C_nH_2n+2+$\frac{3n+1}{2}$O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$nCO₂+（n+1）H₂O（g）  體積變化△V
1     $\frac{3n+1}{2}$          n       n+1          $\frac{n-1}{2}$
故氣體體積變化與原體積之比：$\frac{△V}{V（烷烴）}$=$\frac{n-1}{2}$
（1）當△V=0，則$\frac{n-1}{2}$=0，解得n=1，A的分子式為CH₄；
（2）設烷烴B中碳原子數(shù)目為（x+1），則C中碳原子數(shù)目為（2x+1），則B的分子式為C_x+1H_2x+4，則C的分子式為：C_2x+1H_4x+4，令烴的體積為VmL，結合氣體體積變化與原體積之比列方程計算解答．

解答 解：設烷烴的分子式為C_nH_2n+2，則：
C_nH_2n+2+$\frac{3n+1}{2}$O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$nCO₂+（n+1）H₂O（g） 體積變化△V
1       $\frac{3n+1}{2}$      n      n+1          $\frac{n-1}{2}$
故氣體體積變化與原體積之比：$\frac{△V}{V（烷烴）}$=$\frac{n-1}{2}$
（1）當△V=0，則$\frac{n-1}{2}$=0，解得n=1，A的分子式為CH₄，相對分子質(zhì)量為16，
答：A的分子式為CH₄，相對分子質(zhì)量為16；
（2）設烷烴B中碳原子數(shù)目為（x+1），則C中碳原子數(shù)目為（2x+1），則B的分子式為C_x+1H_2x+4，則C的分子式為：C_2x+1H_4x+4，令烴的體積為VmL，
由氣體體積變化與原體積之比，對應B物質(zhì)：$\frac{4}{V}$=$\frac{x+1-1}{2}$，對應C物質(zhì)：$\frac{（V+30）×0.25}{V}$=$\frac{2n+1-1}{2}$
聯(lián)立解得：V=2，n=4，
所用B的分子式為C₅H₁₂，C的分子式為C₉H₂₀，A、B、C的體積為2mL，
答：烷烴的體積為2mL，B的分子式為C₅H₁₂，C的分子式為C₉H₂₀．

點評 本題考查有機物分子式確定、烴燃燒有關計算，難度較大，較好的考查學生分析計算能力，找出氣體體積變化和原體積之間的關系是解題的關鍵．