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文檔簡介

1、有關烴燃燒的規律巧解含烴的混合氣體計算題、甲烷、乙烯、乙炔的燃燒比照:1.燃燒時的火焰亮度、煙量比照甲烷乙烯乙炔含碳量75%85. 7%92. 3%明亮度不明亮較明亮最明亮煙量無煙稍有黑煙有濃煙由烷、烯、炔的通式,知其 WC依次增大,故燃燒時分別產生無 黑煙、有黑煙、濃煙等現象, W C越大黑煙越多。此性質也可用于典 型物質的鑒別。2. 等物質的量的三者完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯,但火焰溫度最高的卻是乙炔,氧炔焰的溫度可高達3000 C以上。二、烷烯炔各類烴含碳或氫質量分數的變化規律:1 .烷烴:CnH2n + 2n 1W C=12n/ 14n+2x 100% 隨n的增大,烷烴 W C逐漸

2、增大, 但永遠小于85. 7%。甲烷是烷烴中 W H丨最高的。2 .烯烴或環烷烴:CnH2nn?2W C=12n/14n X 100%=85 . 7%即烯烴的 WC丨是固定不變的。3. 炔烴或二烯烴:CnH2n-2n?2W C=12n/ 14n 2X 100% 隨n的增大,炔烴 W C逐漸減小, 但總比烯烴的 W C高,即總大于85. 7%。乙炔是炔烴中含碳量最高的。三、烴的燃燒規律:烴的可燃性是烴的一個根本性質,有關烴的燃燒計算和比擬是中學化 學中常見的習題,掌握烴的燃燒規律,對解決這類習題會起到事半功倍的 效果。烴類燃燒可用通式表示:CxHy + (x+y/4)O 2點燃xCO2 + y/

3、2 H2O1 .等物質的量的不同烴燃燒時的耗氧規律:1耗O2量取決于(x+y/4) , (x+y/4)越大,消耗氧氣越多。2產生CO2的量取決于x, x越大,產生CO2的量越多。3產生H2O的量取決于y, y越大,產生H2O的量越多。例1:等物質的量的 CH4、C2H4、C2H2,分別在足量氧氣中完全燃燒, 以下說法正確的選項是A. C2H2含碳量最高,燃燒生成的 CO2最多BC2H2 燃燒時火焰最明亮C. CH4含氫量最高,燃燒生成的水最多DCH4 、 C2 H 4燃燒生成的水質量不同,消耗的氧氣不同。2. 等質量的不同烴完全燃燒時的耗氧規律:ImolC 12g丨消耗1mol O2,而4mo

4、lH 4g也消耗1molO2,故質量相等 的不同烴完全燃燒時,氫元素的質量分數 H%越大,消耗O2越多,產生的H2O越多;反之碳元素的質量分數 C%越大,消耗O2越少,產生的CO2那么 越多?;蛘哒f等質量的烴完全燃燒時,消耗氧氣的量取決于 CxH中y/x的 值,此值越大,耗氧量越多。例2:等質量的以下四種烴完全燃燒, 消耗氧氣的量最多的是 A. CH4 B . C2H6 C . C3H6D. C6H63. 最簡式相同,質量相等的兩種烴完全燃燒時消耗氧氣相等 : 最簡式相同的烴有:1烯烴和環烷烴;2含n個碳原子的炔烴與含 3n 個碳原子的苯的同系物; 3乙炔與苯、苯乙烯等。例 3 :以下各組烴的

5、混合物,只要總質量一定,無論它們按什么比例混合,完全燃燒后生成二氧化碳和水都為恒量的是 A. C2H2C2H6B.C2H4C3H8C. C2H2C6H6D.C3H4C3H63.同溫同壓下烴完全燃燒前后氣體體積變化規律:(1) 假設所給條件下生成的水呈氣態。由通式得厶 V V 后一V 前=(x+y/2) 1+ x+y/4= y/4 1可知:a.燃燒前后體積變化只與 y有關。b .假設y=4 ,即氫原子個數為 4,那么燃燒前后氣體體積不變, 如CH4 C2H4和C3H4的燃燒;假設y 4,那么反響后氣體體積增加, 如C2H6和C4H8 等烴的燃燒;假設 yv 4,那么反響后氣體體積減少,只有 C2

6、H2的燃燒。c.可以根據體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關 系。2假設所給條件下生成的水呈液態。由通式得厶 V= V 后一V 前=xl +x+y/4=l+ y/4v0可知:a.無論y取何值,V后v V前,既反響后氣體體積減小。b.燃燒前后體積變化只與 y有關。c.可以根據體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關系。例4: 120C, 1體積某烴和4體積氧氣混合,完全燃燒后恢復到原來的溫度和壓強,體積不變。該烴分子式中所含碳原子數不可能是 A. 1B. 2C. 3 D . 4巧解含烴的混合氣體計算題1 守恒法:此法在化學計算中應用很廣泛,用此法可求元素的相對原子 質量、物質的相

7、對分子質量、分子式、混合物的組成以及進行溶解度、 溶液濃度等方面的計算。例題:把mmol C2H4和nmol H 2混合于密閉容器中,在適當的條件下,反 應到達平衡時生成 pmol C2H6,假設將所得平衡混合氣體完全燃燒生成二 氧化碳和水,那么需要氧氣多少摩爾?解析: 假設按化學平衡問題先求出平衡時混合氣體各組分的物質的量以及 它們分別燃燒各需要氧氣多少摩爾, 再求氧氣總物質的量, 那么太繁瑣。 C2H4 和 H2 在整個加成反響過程中 C、H 原子個數都不變,因而平衡時混合氣體 燃燒的耗氧量等于反響前 C2H4 和 H 2燃燒的耗氧量。平衡時混合氣體燃燒的耗氧量等于 3m+n/2mol。練

8、習: 一定量的甲烷 CH4 燃燒后得到的產物是一氧化碳、 二氧化碳和水蒸氣,此混合氣的質量為 49. 6g,當其緩緩通過足量的無水氯化鈣時氣體質 量減少25. 2g,那么混合氣體中一氧化碳的質量是多少克?解析:設產物中一氧化碳的物質的量為x,二氧化碳的物質的量為 y。由碳原子守恒可得CH4的物質的量為x+y,又由氫原子守恒可得生成水的物質 的量為 2x+y ,那么:2 x+yx 18g/mol=25. 228g/mol x x +44g/mol x y=49 . 6 25. 2解的 x=04mol, y=03mol一氧化碳的質量為 04molx 28g/mol=11 2g2 方程式疊加法:例題

9、:將x mol氧氣,y mol甲烷和z mol過氧化鈉放入密閉容器中,在150 C條件下用點火花引發, 恰好完全反響后, 容器內壓強為 0,通過計算確立 x、 y 和 z 之間的關系式:解析: 根據反響后氣體壓強等于 0,所以可將以下反響方程式:2CH4+4O2t 2CO2+4H2O2CO2+ 2Na2O2 t 2Na2CO3+O22H2O+ 2Na2O2T 4 NaOH+O2 相加消去氣體,得:2CH4+O2+ 6Na2O2t8NaOH+2Na2CO3 所以 x: y: z=1: 2: 6練習:假設要使0. 5mol ch4完全和氯氣發生取代反響,并生成相同物質的量的四種取代物,那么需要氯氣

10、的物質的量為多少摩爾?4CH4+10Cl2tCH3Cl+ CH2Cl2+ CHCl3 +CCl 4+10HCl 那么需氯氣 125mol3十字交叉法:十字交叉法一般只適用于兩種成分組成的混合體系, 解題關鍵往往在于求平均值。其廣泛應用于有關同位素、相對原子質量、溶質質量、二組分混合物質量分數、化學反響中的物質的量、體積、電子 轉移數及反響熱等方面的計算。例題:CH4和C2H4混合氣體,其密度是同溫同壓下乙烷的2/3,求混合氣體中甲烷的質量分數。解析:相同狀況下氣體密度之比等于相對分子質量之比:M=2/3 X M C2H6=20 ,由十字交叉法得:CH416 、8、/20 =2: 1C2H428

11、 4混合氣體中甲烷的質量分數為2X 16/2X 16+1 X 28X 100%=53. 3%練習:一種氣態烷烴和一種氣態烯烴, 它們分子里的碳原子數相同。 將1 . 0 體積這種混合氣體在氧氣中充分燃燒,生成 2 . 0體積的二氧化碳和 2. 4 體積的水蒸氣氣體體積均在相同狀況下測定。那么混合氣中烷烴和烯烴的 體積比為:解析:由題意可知該混合烴的平均分子式可表示為C2H4. 8,那么烷烴是乙烷,烯烴是乙烯,由平均氫原子數,利用十字交叉法可以快捷的求出二者 的體積比:C2H684.1. 2C2H44 4平均值法:此法是從求混合氣體平均相對分子質量的公式推廣而來的。 它巧用了平均含義,即 M1工

12、M2且均大于0時,存在M=一n2M 2 ,只要求出平均值,就可判斷出M1和M2的取n1 n2值范圍,該法省去復雜的數學計算過程,從而迅速解出答案。例題:一種氣態烷烴和一種氣態烯烴組成的混合物共10g,混合氣體的密度是相同狀況下氫氣的 12. 5倍,該混合氣體通過溴水時。溴水的質量增 加& 4g,那么該混合氣體是由什么組成的?解析:混合氣體的平均相對分子質量是2X 12. 5=25。根據平均值法確定該烷烴是甲烷。平均相對分子質量等于 25的烴有兩種情況:兩種氣態烴的 相對分子質量都是 25,經分析沒有這種氣態烴,兩氣態烴中有一種烴的相 對分子質量小于 25,另一種的烴大于 25,而相對分子質量小

13、于 25的烴只 有甲烷,所以兩種烴中其中一種必定是甲烷。再根據平均相對分子質量求 另一種烴。設烯烴為:CnH2nm 烯烴=8. 4g, m CH4=10g 8. 4g=1. 6g。=25g/mol 解的n=2 ,即該烯烴是 C2H41.6g8.4g1.6g M (CnH 2n)1.6g mol 1練習:某溫度和壓強下,將 4g由三種炔烴分子中只含有一個碳碳三鍵 組成的混合氣體與足量的氫氣反響,充分加成后,生成4. 4g三種對應的烷烴,那么所得烷烴中一定有: A.異丁烷B .乙烷 C .丙烷 D .丁烷解析:炔烴轉化成烷烴時,炔烴與氫氣的物質的量之比為1 : 2,依據題意可知參加反響的氫氣的物質

14、的量為0.2mol,那么炔烴的物質的量為 0.1mol,炔烴的平均相對分子質量為4/0 . 1=40。由平均值法,可知三種炔烴中必有相對分子質量小于 40的炔烴,而相對分子質量小于 40的炔烴只有乙炔, 由此可知加成后所得烷烴中必含乙烷。5.討論法:此法一般適用于與其他計算方法一起使用,這種解法的關鍵 是進行全面的分析和判斷:例題:1升乙炔和氣態烯烴混合物與11升氧氣混合后點燃,充分反響后,氣體的體積為12升,求原1升混合氣體中各成分及物質的量比反響前后均為 182 C、1. 01 X 10 Pa解析:設該混合烴的平均分子組成為CxHyCxHy + (x+y/4)0 2 點燃 xCO? + y

15、/2 H2O V1x+y/4xy/2y/4 1由厶V=0得y/4 仁0,那么y=4C2H2分子中氫原子個數為2,而混合烴的平均組成中氫原子個數為4,所以,烯烴中氫原子個數必大于4,又因為是氣態烯烴,碳原子個數必小于或等于4,所以烯烴只能是 C3H6或C4H8假設是C3H6C2H2224=1/1C3H6/、62假設是C4H8C2H222/C “4=2/1C4H8/、826.待定系數法:根據題意直接寫出方程式,并在反響物及生成物前待以 系數化學計量數,最后找出系數間的關系。例題:丁烷催化裂化時,碳鏈按兩種方式斷裂生成兩種烷烴和烯烴,假設 丁烷裂化率為 90%且裂化生成的兩種烯烴的質量相等,求裂化后

16、得到的 相對分子質量最小的氣體在混合氣體中所占的體積分數。解析:丁烷催化裂化有如下方程式:C4H10 T CH4 + C3H6C4H10 T C2H6+ C2H4+ CC2H4將合并,系數待配:aC4Hio T bCH4 + bC3H6 + CC2H6因為 m(C3H6)= m(C2H4),所以 b: c=2 : 3令b=2,那么c=3, a=5,方程式為:5C4H10 t 2CH4 +2C3H6 +3C2H6 + 3C2H42所以甲烷所占的體積分數為:2100% 20%2 2 3 3有關烴燃燒的規律巧解含烴的混合氣體計算題、甲烷、乙烯、乙炔的燃燒比照:1.燃燒時的火焰亮度、煙量比照甲烷乙烯乙

17、炔含碳量75%85. 7%92. 3%明亮度不明亮較明亮最明亮煙量無煙稍有黑煙有濃煙由烷、烯、炔的通式,知其 WC依次增大,故燃燒時分別產生無 黑煙、有黑煙、濃煙等現象, W C越大黑煙越多。此性質也可用于典 型物質的鑒別。2.等物質的量的三者完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯,但火焰溫度最高的卻是乙炔,氧炔焰的溫度可高達3000 C以上。二、烷烯炔各類烴含碳或氫質量分數的變化規律:1 .烷烴:CnH2n + 2n 1W C=12n/ 14n+2x 100% 隨n的增大,烷烴 W C逐漸增大, 但永遠小于85. 7%。甲烷是烷烴中 W H丨最高的。2 .烯烴或環烷烴:CnH2nn?2W C=12n

18、/14n X 100%=85 . 7%即烯烴的 WC丨是固定不變的。4.炔烴或二烯烴:CnH2n-2n?2W C=12n/ 14n 2X 100% 隨n的增大,炔烴 W C逐漸減小, 但總比烯烴的 W C高,即總大于85. 7%。乙炔是炔烴中含碳量最高的。三、烴的燃燒規律:烴的可燃性是烴的一個根本性質,有關烴的燃燒計算和比擬是中學化 學中常見的習題,掌握烴的燃燒規律,對解決這類習題會起到事半功倍的效果。烴類燃燒可用通式表示:CxHy + (x+y/4)O 2點燃xCO2 + y/2 H2O2. 等物質的量的不同烴燃燒時的耗氧規律:1耗O2量取決于(x+y/4) , (x+y/4)越大,消耗氧氣

19、越多。2產生CO2的量取決于x, x越大,產生CO2的量越多。3產生H2O的量取決于y, y越大,產生H2O的量越多。 例1:等物質的量的 CH4、C2H4、C2H2,分別在足量氧氣中完全燃燒, 以下說法正確的選項是A. C2H2含碳量最高,燃燒生成的 C02最多B. C2H2燃燒時火焰最明亮C. CH4含氫量最高,燃燒生成的水最多D. CH4、C2H4燃燒生成的水質量不同,消耗的氧氣不同。2. 等質量的不同烴完全燃燒時的耗氧規律:ImolC 12g丨消耗1mol O2,而4molH 4g也消耗ImolO?,故質量相等 的不同烴完全燃燒時,氫元素的質量分數H%越大,消耗02越多,產生的H20越

20、多;反之碳元素的質量分數 C%越大,消耗02越少,產生的C02那么 越多。或者說等質量的烴完全燃燒時,消耗氧氣的量取決于CxH中y/x的值,此值越大,耗氧量越多。例2:等質量的以下四種烴完全燃燒, 消耗氧氣的量最多的是 A. CH4 B . C2H6 C . C3H6D. C6H63. 最簡式相同,質量相等的兩種烴完全燃燒時消耗氧氣相等 : 最簡式相同的烴有:1烯烴和環烷烴;2含n個碳原子的炔烴與含 3n 個碳原子的苯的同系物; 3乙炔與苯、苯乙烯等。例 3:以下各組烴的混合物,只要總質量一定,無論它們按什么比例混合,完全燃燒后生成二氧化碳和水都為恒量的是 A. C2H2 C2H6B. C2H

21、4 C3H8C. C2H2 C6H6D. C3H4 C3H63. 同溫同壓下烴完全燃燒前后氣體體積變化規律:(2) 假設所給條件下生成的水呈氣態。由通式得厶 V V 后一V 前=(x+y/2) 1+ x+y/4= y/4 1可知:a.燃燒前后體積變化只與 y有關。b .假設y=4 ,即氫原子個數為 4,那么燃燒前后氣體體積不變, 如CH4 C2H4和C3H4的燃燒;假設y4,那么反響后氣體體積增加, 如C2H6和QH8 等烴的燃燒;假設 yv 4,那么反響后氣體體積減少,只有 C2H2的燃燒。c.可以根據體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關 系。2假設所給條件下生成的水呈液態。由通式

22、得厶 V= V 后一V 前=xl +x+y/4=l+ y/4vO可知:a.無論y取何值,V后v V前,既反響后氣體體積減小。b.燃燒前后體積變化只與 y有關。c .可以根據體積差建立與烴、 氧氣、 二氧化碳與水的量的計算關系。例4: 120C, 1體積某烴和4體積氧氣混合,完全燃燒后恢復到原來的溫度和壓強,體積不變。該烴分子式中所含碳原子數不可能是 A. 1B. 2C. 3 D . 4巧解含烴的混合氣體計算題1守恒法:此法在化學計算中應用很廣泛,用此法可求元素的 相對原子質量、物質的相對分子質量、分子式、混合物的組成以 及進行溶解度、溶液濃度等方面的計算。例題:把mmol C2H4和nmol

23、H 2混合于密閉容器中,在適當的條件下,反 應到達平衡時生成 pmol C2H6,假設將所得平衡混合氣體完全燃燒生成二 氧化碳和水,那么需要氧氣多少摩爾?氧化碳和水蒸練習: 一定量的甲烷 CH4 燃燒后得到的產物是一氧化碳、 氣,此混合氣的質量為 49. 6g,當其緩緩通過足量的無水氯化鈣時氣體質 量減少25. 2g,那么混合氣體中一氧化碳的質量是多少克?2.方程式疊加法:例題:將x mol氧氣,y mol甲烷和z mol過氧化鈉放入密閉容器中, 在150 C 條件下用點火花引發, 恰好完全反響后, 容器內壓強為 0,通過計算確立 x、 y 和 z 之間的關系式:并生成相同物質的練習:假設要使0. 5mol ch4完全和氯氣發生取代反響, 量的四種取代物,那么需要氯氣的物質的量為多少摩爾?3.十字交叉法:十字交叉法一般只適用于兩種成分組成的 混合體系,解題關鍵往往在于求平均值。其廣泛應用于有關同位 素、相對原子質量、溶質質量、二組分混合物質量分數、化

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