專題十四:有機(jī)物燃燒規(guī)律及聚合反應(yīng)應(yīng)用
班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào)
【專題目標(biāo)】
1、 掌握常見(jiàn)有機(jī)物燃燒規(guī)律;
2、 掌握聚合反應(yīng)類型,推斷聚合反應(yīng)產(chǎn)物及有機(jī)高分子單體。
【經(jīng)典題型】
一、有機(jī)物燃燒規(guī)律:
有機(jī)物燃燒的規(guī)律是中學(xué)有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)中的常見(jiàn)題型,也是高考化學(xué)中的熱點(diǎn)內(nèi)容,許多學(xué)生對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)往往容易產(chǎn)生混淆,現(xiàn)將其歸納總結(jié)如下:
有機(jī)物完全燃燒的通式:
烴: CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+(y/2)H2O
烴的衍生物: CxHyOz+(x+ y/4 - z/2)O2→xCO2+(y/2)H2O
題型一:有機(jī)物的質(zhì)量一定時(shí):
1、烴類物質(zhì)(CxHy)完全燃燒的耗氧量與成正比。
2、有機(jī)物完全燃燒時(shí)生成的CO2或H2O的物質(zhì)的量一定,則有機(jī)物中含碳或氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定;若混合物總質(zhì)量一定,不論按何種比例混合,完全燃燒后生成的CO2或H2O的物質(zhì)的量保持不變,則混合物中各組分含碳或氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同。
3、燃燒時(shí)耗氧量相同,則兩者的關(guān)系為:⑴同分異構(gòu)體 或 ⑵最簡(jiǎn)式相同。
例1 下列各組有機(jī)物完全燃燒時(shí)耗氧量不相同的是
A、50g乙醇和50g甲醚
B、100g乙炔和100g苯
C、200g甲醛和200g乙酸 D、100g甲烷和100g乙烷
解析:A中的乙醇和甲醚互為同分異構(gòu)體,B、C中兩組物質(zhì)的最簡(jiǎn)式相同,所以答案為D。
例2 下列各組混合物中,不論二者以什么比例混合,只要總質(zhì)量一定,完全燃燒時(shí)生成CO2的質(zhì)量也一定的是
A、甲烷、辛醛
B、乙炔、苯乙烯
C、甲醛、甲酸甲酯 D、苯、甲苯
解析:混合物總質(zhì)量一定,不論按什么比例混合,完全燃燒后生成CO2的質(zhì)量保持不變,要求混合物中各組分含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同。B、C中的兩組物質(zhì)的最簡(jiǎn)式相同,碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同,A中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同,所以答案為D。
例3 分別取等質(zhì)量的甲烷和A(某飽和一元醇)、B(某飽和一元醛)、C(某稠環(huán)芳香烴含氧衍生物),若它們完全燃燒,分別生成了物質(zhì)的量相同的CO2 .則:
、臕的分子式為_(kāi)______;B的分子式為_(kāi)______,C的分子式為_(kāi)________(C的分子式有多種可能,只寫分子量最小的一種)。
、茖懗龇仙鲜鲆髸r(shí),CH4和A、B、C的分子組成必須滿足的條件是__________(以n表示碳原子數(shù),m表示氧原子數(shù),只寫通式)。
解析:A、B、C中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與甲烷中相同,⑴中A、B的分子式只要結(jié)合醇、醛的通式就可以求出答案。稠環(huán)芳香烴中最簡(jiǎn)單的是萘,通過(guò)增加氧原子維持含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變可推出C .⑵的通式推導(dǎo)抓住每少16個(gè)氫原子增加一個(gè)氧原子即可。
答案:(1)A、C9H20O B、C8H16O
C、C10H8O2
(2)CnH4n-16mOm
題型二:有機(jī)物的物質(zhì)的量一定時(shí):
1、比較判斷耗氧量的方法步聚:①若屬于烴類物質(zhì),根據(jù)分子中碳、氫原子個(gè)數(shù)越多,耗氧量越多直接比較;若碳、氫原子數(shù)都不同且一多一少,則可以按1個(gè)碳原子與4個(gè)氫原子的耗氧量相當(dāng)轉(zhuǎn)換成碳或氫原子個(gè)數(shù)相同后再進(jìn)行比較即可。②若屬于烴的含氧衍生物,先將分子中的氧原子結(jié)合氫或碳改寫成H2O或CO2的形式,即將含氧衍生物改寫為CxHy?(H2O)n或CxHy?(CO2)m或CxHy?(H2O)n?(CO2)m形式,再按①比較CxHy的耗氧量。
2、有機(jī)物完全燃燒時(shí)生成的CO2或H2O的物質(zhì)的量一定,則有機(jī)物中碳原子或氫原子的個(gè)數(shù)一定;若混合物總物質(zhì)的量一定,不論按何種比例混合,完全燃燒后生成的CO2或H2O的量保持不變,則混合物中各組分中碳或氫原子的個(gè)數(shù)相同。
例4 相同物質(zhì)的量的下列有機(jī)物,充分燃燒,消耗氧氣量相同的是
A、C3H4和C2H6
B、C3H6和C3H8O
C、C3H6O2和C3H8O D、C3H8O和C4H6O2
解析:A中C3H4的耗氧量相當(dāng)于C2H8,B、C、D中的C3H8O可改寫為C3H6?(H2O),C中的C3H6O2可改為C3H2?(H2O)2,D中的C4H6O2可改為C3H6?(CO2),顯然答案為B、D。
例5 1molCxHy(烴)完全燃燒需要5molO2,則X與Y之和可能是
A、X+Y=5
B、X+Y=
解析:根據(jù)烴燃燒通式可知,1molCxHy的耗氧量為 ,討論易知,當(dāng)x=3,y=8時(shí)合理,答案為C。
例6 有機(jī)物A、B只可能烴或烴的含氧衍生物,等物質(zhì)的量的A和B完全燃燒時(shí),消耗氧氣的量相等,則A和B的分子量相差不可能為(n為正整數(shù)) ( )
A、8n
B、14n
C、18n
D、44n
解析: A中的一個(gè)碳原子被B中的四個(gè)氫原子代替,A和B的分子量相差8的倍數(shù),即答案A. 如果A和B的分子組成相差若干個(gè)H2O或CO2 ,耗氧量也不變,即分別對(duì)應(yīng)答案C和D。
題型三:一定量的有機(jī)物完全燃燒,生成的CO2和消耗的O2的物質(zhì)的量之比一定時(shí):
1、生成的CO2的物質(zhì)的量小于消耗的O2的物質(zhì)的量的情況
例7 某有機(jī)物的蒸氣完全燃燒時(shí),需要三倍于其體積的O2,產(chǎn)生二倍于其體積的CO2,則該有機(jī)物可能是(體積在同溫同壓下測(cè)定)
A、C2H4 B、C2H5OH C、CH3CHO D、CH3COOH
解析:產(chǎn)生的CO2與耗氧量的體積比為2:3,設(shè)該有機(jī)物為1mol,則含2mol的C原子,完全燃燒時(shí)只能消耗2mol的氧氣,剩余的1mol氧氣必須由氫原子消耗,所以氫原子為4mol,即該有機(jī)物可以是A,從耗氧量相當(dāng)?shù)脑瓌t可知B也正確。答案為A、B。
2、生成的CO2的物質(zhì)的量等于消耗的O2的物質(zhì)的量的情況
符合通式Cn?(H2O)m
3、生成的CO2的物質(zhì)的量小于消耗的O2的物質(zhì)的量的情況
、湃鬋O2和O2體積比為4∶3 ,其通式為(C2O)n ?(H2O)m。
、迫鬋O2和O2體積比為2∶1 ,其通式為(CO)n ?(H2O)m。
題型四:有機(jī)物完全燃燒時(shí)生成的CO2和H2O的物質(zhì)的量之比一定時(shí):
有機(jī)物完全燃燒時(shí),若生成的CO2和H2O的物質(zhì)的量之比為a:b,則該有機(jī)物中碳、氫原子的個(gè)數(shù)比為a:2b,該有機(jī)物是否存在氧原子,有幾個(gè)氧原子,還要結(jié)合燃燒時(shí)的耗氧量或該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量等其他條件才能確定。
例8 某有機(jī)物在氧氣中充分燃燒,生成的水蒸氣和二氧化碳的物質(zhì)的量之比為1:1,由此可以得出的結(jié)論是
A、該有機(jī)物分子中C:H:O原子個(gè)數(shù)比為1:2:1
B、分子中C:H原子個(gè)數(shù)比為1:
D、無(wú)法判斷有機(jī)物是否含O
答案:B、D
題型五:有機(jī)物完全燃燒前后氣體體積的變化:
1、氣態(tài)烴(CxHy)在
、偃魕=4,燃燒前后體積不變,△V=0
、谌魕>4,燃燒前后體積增大,△V>0
③若y<4,燃燒前后體積減少,△V<0
2、氣態(tài)烴(CxHy)完全燃燒后恢復(fù)到常溫常壓時(shí)氣體體積的變化直接用烴類物質(zhì)燃燒的通式通過(guò)差量法確定即可。
例9
(A)1 (B)2 (C)3 (D)4
解析:要使反應(yīng)前后壓強(qiáng)體積不變,只要?dú)湓觽(gè)數(shù)可以等于4并保證能使1體積該烴能在4體積氧氣里完全燃燒即可。答案:D
例10 兩種氣態(tài)烴以任意比例混合,在
(A)CH
答案:B、D
3、液態(tài)有機(jī)物(大多數(shù)烴的衍生物及碳原子數(shù)大于4的烴)的燃燒,如果燃燒后水為液態(tài),則燃燒前后氣體體積的變化為:氫原子的耗氧量減去有機(jī)物本身提供的氧原子數(shù)的 。
例11 取3.40?只含羥基、不含其他官能團(tuán)的液態(tài)飽和多元醇,置于
解析:設(shè)3.40?醇中含H、O原子的物質(zhì)的量分別為x和y 則:
x+16y=3.40?
x/4 ?y/2 =
、、⑵聯(lián)解可得:x=0.300mol y=0.100mol 進(jìn)而求得原子個(gè)數(shù)比。
答案:C. 0.125 mol、H. 0.300 mol、O.0.100 mol;
該醇中C、H、O的原子個(gè)數(shù)之比為 5∶12∶4
二、聚合反應(yīng):1、聚合反應(yīng)類型:
(2)縮合聚合(縮聚)反應(yīng):單體間相互反應(yīng)而生成高分子,同時(shí)還生成小分子(如水、氨、氯化氫等)的反應(yīng)(又叫逐步聚合反應(yīng))。
2、有機(jī)高分子單體的推斷:
由于單體經(jīng)過(guò)某些化學(xué)反應(yīng)(如加聚、縮聚、開(kāi)環(huán)等)生成高聚物,所以在高分子鏈中,單體轉(zhuǎn)變?yōu)樵诨瘜W(xué)組成上能夠重復(fù)的最小單位,即鏈節(jié)。判斷高聚物的單體,就是根據(jù)高分子鏈,結(jié)合單體間可能發(fā)生的反應(yīng)機(jī)理,找出高分子鏈中的鏈節(jié),然后將其完形便得其單體。結(jié)合中學(xué)課本,歸納出以下幾條判斷規(guī)津:
兩種(或兩種以上)單體可以同時(shí)進(jìn)行聚合,生成含有這兩種(或兩種以上)結(jié)構(gòu)單位的大分子。烯類及其衍生物常起共聚反應(yīng)生成高分子化合物。
題型一、由加聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷:
1.凡鏈節(jié)的主碳鏈為兩個(gè)碳原子,其單體必為一種。將鏈節(jié)的兩個(gè)半鍵閉全即為單體。
2.凡鏈節(jié)中主碳鏈為4個(gè)碳原子,無(wú)碳碳雙鍵結(jié)構(gòu),其單體必為兩種,從主鏈中間斷開(kāi)后,再分別將兩個(gè)半鍵閉合即得單體。
3.凡鏈節(jié)中主碳鏈為4個(gè)碳原子,含有碳碳雙鍵結(jié)構(gòu),單體為一種,屬二烯烴:
4.凡鏈節(jié)中主碳鏈為6個(gè)碳原子,含有碳碳雙鍵結(jié)構(gòu),單體為兩種(即單烯烴和二烯烴)
5.凡鏈節(jié)中主碳鏈為8個(gè)碳原子,含有一個(gè)碳碳雙鍵結(jié)構(gòu)時(shí),其單體可為一種二烯烴,兩種單烯烴。含有二個(gè)碳碳雙鍵時(shí),其單體可為二烯烴等。
例12 93年全國(guó)高考題33題(湖北省用):工程塑料ABS樹(shù)脂(結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下) 合成時(shí)用了三種單體,
式中─C6H5是苯基,這三種單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別是:CH2==CHCN,____,____。
答案:工程塑料ABS的單體為:
許多小分子相互作用,生成高分子化合物,同時(shí)釋出水、醇、氨、氯化氫等物質(zhì)。起縮聚反應(yīng)的化合物必須含有兩種或兩種以上的官能團(tuán),它們可以是兩種相同的分子,也可以是兩種不同的分子。
題型二、由縮聚反應(yīng)生成高聚物的單體的判斷:
從酯基中間斷開(kāi),在羰基上加羥基,在氧原子上加氫原子得到羧酸和醇。
如88年高考題:已知滌綸樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
簡(jiǎn)式。
HOCH2-CH2OH)
亞氨基上加氫原子、羰基上加羥基,所得氨基酸為單體。
在羰基上加羥基,得到二胺和二酸即為單體。
和HOOC(CH2)mCOOH。
9.凡鏈節(jié)中主碳鏈含有苯環(huán)并連接―CH2―基團(tuán)的,其―CH2―基團(tuán)必來(lái)自甲醛,單體有兩種即酚和甲醛。
環(huán)狀單體在一定條件下可以開(kāi)環(huán)形成聚合物。聚合時(shí)常加成一個(gè)小分子形成端基。
題型三、開(kāi)環(huán)聚合物的單體的判斷:
10.開(kāi)環(huán)形成的聚合物的組成與其單體相同(端基不計(jì)算在內(nèi))。
【隨堂作業(yè)】
一、選擇題
1、兩種氣態(tài)烴以任意比例混合,在
A、CH4,C2H4 B、CH4,C3H
2、某烴完全燃燒后,生成二氧化碳和水的物質(zhì)的量之比為n:(n-1),此烴可能是
A、烷烴 B、單烯烴
C、炔烴 D、苯的同系物
3、在下列烴中,①等質(zhì)量完全燃燒耗O2量最大的是( );②等物質(zhì)的量完全燃燒耗O2量最大的是( )
A、C3H8 B、C4H
4、維通橡膠是一種耐腐蝕、耐油、耐高溫、耐寒性能都特別好的氟橡膠。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式見(jiàn)右圖:
合成它的單體為
A 氟乙烯和全氟異丙烯 B 1,1-二氟乙烯和全氟丙烯
C 1-三氟甲基-1,3-丁二烯 D 全氟異戊二烯
5、有機(jī)物CH2=CH-CH2-CH(OH)-COOH在不同條件下可能發(fā)生有機(jī)反應(yīng)類型有:①加成;②取代;③消去;④氧化;⑤酯化;⑥加聚;⑦縮聚。其中因分子結(jié)構(gòu)中含-OH而可能發(fā)生的反應(yīng)有( )
A、①④⑥⑦ B、③④⑤ C、②③④⑤⑦ D、全部
6、L-多巴是一種有機(jī)物,它可用于帕金森綜合癥的治療,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下:
這種藥物的研制是基于獲得2000年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)和獲得2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的研究成果。下列關(guān)于L?多巴酸堿性的敘述正確的是( 。。
A.既沒(méi)有酸性,又沒(méi)有堿性
B.既具有酸性,又具有堿性
C.只有酸性,沒(méi)有堿性
D.只有堿性,沒(méi)有酸性
二、填空題:
1、某有機(jī)物
2、有機(jī)化合物A、B分子式不同,它們只可能含C、H、O元素中的兩種或三種。如果將A、B不論以何種比混合,只要混合物的物質(zhì)的量之和不變,完全燃燒時(shí)所耗O2和生成的水的物質(zhì)的量也不變。那么,A、B必須滿足的條件是_________________________________
___________________________________________________________________________。若A是甲烷,則符合上述條件的化合物B中,分子量最小的是_____________________,并寫出分子量最小的含有甲基的B的兩種同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________________________________、______________________________________。
3、A、B是兩種式量不相等的有機(jī)化合物,無(wú)論A、B以何種比例混合,只要混合物的總質(zhì)量不變,完全燃燒后,產(chǎn)生的水的質(zhì)量也不變。試寫出兩組符合上述規(guī)律的有機(jī)化合物的化學(xué)式_____________________、_____________________,并回答A、B應(yīng)滿足的條件_______________________________________________________________。
4、化合物A是天然蛋白質(zhì)的最終水解產(chǎn)物,化合物B是一種含有醛基的硝酸酯,A、B兩物質(zhì)的分子式
都可用CaHbOcNd(且a+c=b,a-c=d)表示。試回答:
(1)A、B兩物質(zhì)的分子式是 。
。2)光譜測(cè)定顯示A的分子結(jié)構(gòu)中不存在甲基(-CH3),則A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是 ;光譜測(cè)定顯示為B
的烴基部分不存在支鏈,則B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是 。
5、自20世紀(jì)90年代以來(lái),芳炔類大環(huán)化合物的研究發(fā)展十分迅速,具有不同分子結(jié)構(gòu)和幾何形狀的這一類物質(zhì)在高科技領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。合成芳炔類大環(huán)的一種方法是以苯乙炔(CH≡C-)為基本原料,經(jīng)過(guò)反應(yīng)得到一系列的芳炔類大環(huán)化合物,其結(jié)構(gòu)為:
(1)上述系列中第1種物質(zhì)的分子式為 。
(2)已知上述系列第1至第4種物質(zhì)的分子直徑在1~100nm之間,分別將它們?nèi)芙庥谟袡C(jī)溶刑中,形成的分散系為 。
(3)以苯乙炔為基本原料,經(jīng)過(guò)一定反應(yīng)而得到最終產(chǎn)物。假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中原料無(wú)損失,理論上消耗苯乙炔與所得芳炔類大環(huán)化合物的質(zhì)量比為 。
(4)在實(shí)驗(yàn)中,制備上述系列化合物的原料苯乙炔可用苯乙烯(CH2=CH-)為起始物質(zhì),通過(guò)加成、消去反應(yīng)制得。寫出由苯乙烯制取苯乙炔的化學(xué)方程式(所需的無(wú)機(jī)試劑自選)
6、為擴(kuò)大現(xiàn)有資源的使用效率,在一些油品中加入降凝劑J,以降低其凝固點(diǎn),擴(kuò)大燃料油品的使用范圍。J是一種高分子聚合物,它的合成路線可以設(shè)計(jì)如下,其中A的氧化產(chǎn)物不發(fā)生銀鏡反應(yīng):
試寫出:
(l)反應(yīng)類型;a 、b 、P
(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式;F 、H
(3)化學(xué)方程式:D→E
E+K→J
7、請(qǐng)寫出六種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。這些化合物燃燒產(chǎn)生的CO2和H2O(氣)的體積比符合如下比值(各寫三種):
VCO2/VH2O(g)=2的有:__________________、___________________、___________________。
VCO2/VH2O(g)=0.5的有:__________________、__________________、__________________。
8、化合物C和E都是醫(yī)用功能高分子材料,且有相同的元素百分組成,均可由化合物A(C4H8O3)制得,如下圖所示,B和D互為同分異構(gòu)體。
濃H2SO4
一定條件下
濃H2SO4
一定條件下
試寫出:化學(xué)方程式A→D ,
B→C ,反應(yīng)類型A→B ,B→C A→E ,A的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式的同分異構(gòu)體(同類別且有支鏈)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式: 及
9、為某種需要,一些只含C、H、O的有機(jī)物,其分子式可用通式(CxHy)m(H2O)n(m,n,x,y均為正整數(shù))表示,F(xiàn)有一類只含C、H、O的有機(jī)物,它們完全燃燒時(shí)消耗的O2和生成的CO2的體積比恒為1:2。
(1)、此類有機(jī)物的通式可表示為_(kāi)_________________。
(2)、分子量最小的此類有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為_(kāi)_________________。
10、化合物CO、HCOOH、HOOC-CHO分別燃燒時(shí),消耗O2與生成的CO2的體積比都是1:2。后兩者的化學(xué)式可以分別看成是[(CO)(H2O)]和[(CO)2(H2O)],也就是說(shuō),只要化學(xué)式符合[(CO)m(H2O)n](n、m均為正整數(shù))的各種有機(jī)物,它們?nèi)紵傻腃O2和消耗的O2的體積比總是2:1,F(xiàn)有一些只含有C、H、O三種元素的有機(jī)物,它們?nèi)紵龝r(shí)消耗的O2和生成的CO2的體積比是3:4;卮鹣铝袉(wèn)題:
(1)、這些有機(jī)物中式量最小的化合物的化學(xué)式是__________________。
(2)、某兩種碳原子數(shù)相同的上述有機(jī)物,若它們的式量為a和b(a<b),則(b-a)必定是__________________(填入一個(gè)數(shù))的整數(shù)倍。
(3)、在這些有機(jī)物中,有一種化合物含有兩個(gè)羧基。取0.2625克該化合物,恰好跟25.00ml 0.1000mol/LNaOH溶液完全中和。由此該化合物的式量為_(kāi)_________________,化學(xué)式應(yīng)為_(kāi)_________________。
三、計(jì)算題:
1、完全燃燒一定質(zhì)量的乙烯和某烴的混合氣體后,測(cè)得其生成物中氣體的質(zhì)量是反應(yīng)前混合烴質(zhì)量的2.86倍,試通過(guò)計(jì)算:(1)確定該氣態(tài)烴的分子式;(2)該烴在原混合氣體中所占的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(氣體體積和質(zhì)量均在常溫下測(cè)定)。
2、標(biāo)準(zhǔn)狀況下
(1)計(jì)算燃燒產(chǎn)物中水的質(zhì)量。
(2)若原氣體是單一氣體,通過(guò)計(jì)算推斷它的分子式。
(3)若原氣體是兩種等物質(zhì)的量的氣體混合物,其中只有一種烴,請(qǐng)寫出它們的分子式(只要求寫出一組)。
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