【摘 要】有機(jī)化學(xué)中烴類燃燒的問(wèn)題,不僅是整個(gè)有機(jī)化學(xué)燃燒類問(wèn)題的基礎(chǔ),也是有機(jī)化學(xué)計(jì)算題中的重點(diǎn),同時(shí)也是高考的重要考點(diǎn)之一。本文結(jié)合題解探索烴類燃燒題的解題規(guī)律,不足之處敬請(qǐng)各位老師原諒。
【關(guān)鍵詞】烴類;燃燒;解題;規(guī)律
新課改要求我們改變教學(xué)方式,提高學(xué)習(xí)的效率,引導(dǎo)學(xué)生理解、掌握學(xué)習(xí)的規(guī)律能有效的提高學(xué)習(xí)效率。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐,在此談些烴類燃燒題的解題規(guī)律。
我們知道,烴類的分子式可以設(shè)為CxHy,那么它完全燃燒的化學(xué)方程式可以表示為:CxHy+(x+■)O2→xCO2+■H2O,根據(jù)烴類完全燃燒的情況,總結(jié)規(guī)律如下:
一、等物質(zhì)的量的烴完全燃燒消耗氧氣量的計(jì)算
題1:在常溫、常壓下,取下列四種氣態(tài)烴各1摩爾,分別在足量的氧氣中燃燒,那么消耗氧氣最多的是( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C4H10
解析:烴完全燃燒生成二氧化碳與水,一個(gè)碳原子要消耗一個(gè)氧分子,四個(gè)氫原子消耗一個(gè)氧分子,也就是說(shuō),消耗氧氣的多少是由(x+■)的值決定的。因此,本題的答案為D。
規(guī)律一:等物質(zhì)的量的烴完全燃燒耗O2量的多少取決于(x+■),(x+■)的值越大,耗O2量越大;產(chǎn)生CO2的量取決于x,x越大,產(chǎn)生CO2的量也越大;產(chǎn)生H2O的量取決于y,y越大,產(chǎn)生H2O的量也越大。
注意點(diǎn):最簡(jiǎn)式相同、分子式不同的兩種烴,等物質(zhì)量完全燃燒時(shí),耗O2量并不相等,耗O2量也可用上述規(guī)律進(jìn)行比較,但兩種烴的耗O2量之比、產(chǎn)生CO2的量之比、產(chǎn)生H2O的量之比完全相同,比值等于兩種烴分子中C(或H)原子個(gè)數(shù)之比。
二、等質(zhì)量的烴完全燃燒耗氧量的計(jì)算
題2:等質(zhì)量的下列烴完全燃燒時(shí),消耗氧氣最多的是( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H6 D.C6H6
解析:等質(zhì)量的不同烴完全燃燒,所需要氧氣與ω(H)(H的質(zhì)量分?jǐn)?shù))成正比。即:對(duì)CxHy,■越大,ω(H)越大,耗氧氣量也越大。本題答案為A。
規(guī)律二:因等質(zhì)量的H比等質(zhì)量的C耗O2多,所以等質(zhì)量的烴完全燃燒O2量的多少取決于■,■越大,耗O2量越大(■值越大,意味著烴分子中H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,耗O2量也越大);產(chǎn)生H2O的量取決于■,■值越大,產(chǎn)生H2O的量也越大;產(chǎn)生CO2的量取決于■,■值越大,產(chǎn)生CO2的量越小。
注意點(diǎn):最簡(jiǎn)式相同的烴,■相同,等質(zhì)量完全燃燒時(shí)耗O2量、產(chǎn)生CO2的量、產(chǎn)生H2O的量完全相同。
三、氣態(tài)烴完全燃燒前后體積變化的規(guī)律
題3:對(duì)于CH4、C2H4、C3H4、C2H6、C3H6五種烴,回答下列問(wèn)題有關(guān)問(wèn)題:
⑴等質(zhì)量的上述五種烴,在相同狀況下體積最大的是
。
⑵等質(zhì)量的上述五種烴,完全燃燒時(shí)耗O2最多的是
,生成CO2最多的是 ,生成H2O最多的是
。
⑶在120℃、1.01×105Pa條件下,與足量的O2混合點(diǎn)燃,完全燃燒前后氣體體積沒(méi)有變化的是 。
解析:等質(zhì)量的氣體,摩爾質(zhì)量小的,物質(zhì)的量大,在相同條件下占的體積也大。等質(zhì)量的烴耗O2量由■決定。在120℃、1.01×105Pa條件下,反應(yīng)前后氣體體積不變,則y=4.
本題答案:⑴CH4 ⑵CH4、C3H4、CH4
⑶CH4、C2H4、C3H4
規(guī)律三:在壓強(qiáng)不變的條件下,當(dāng)溫度超過(guò)100℃,并且燃燒前后溫度不變,氣態(tài)烴完全燃燒前后變化■-1;當(dāng)溫度小于100℃,并且燃燒前后溫度不變,氣態(tài)烴完全燃燒前后體積減小■﹢1。
四、烴完全燃燒以后所產(chǎn)生的二氧化碳與水的量的多數(shù)關(guān)系
題4:某混合氣態(tài)充分燃燒后,所產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量一定大于相同質(zhì)量丙烯完全燃燒時(shí)的二氧化碳的質(zhì)量,那么該混合氣態(tài)可能是( )
A.乙烷、乙烯 B.丙烷、丁烯
C.乙炔、丙烷 D.乙炔、乙烯
解析:假如某混合氣體或者某氣體完全燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量比丙烯的多,那么可以說(shuō)明該物質(zhì)中的含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比丙烯的多。
烯烴的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同,均為6/7,烷烴中含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)<烯烴。A、B兩組混合氣體的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定<烯烴中的;C組中的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能確定比烯烴中的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大;只有D組中的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定比烯烴中的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大。因此,本題答案為D。
規(guī)律四:⑴如果燃燒的當(dāng)混合烴所產(chǎn)生的二氧化碳質(zhì)量<產(chǎn)生的水的質(zhì)量時(shí),那么混合氣體中肯定含烷烴。存在的關(guān)系式可能是:①n(烷)═n(H2O)-n(CO2);②n(烷)-n(炔)=n(H2O)-n(CO2);
⑵當(dāng)混合烴燃燒生成的n(CO2)等于n(H2O)時(shí),其組成可能為:①烯烴;②烷烴和炔烴;③烷烴、烯烴和炔烴。后兩種情況中n(烷)═n(炔);
⑶當(dāng)混合烴燃燒生成的n(CO2)大于n(H2O)時(shí),情況較復(fù)雜,若能肯定沒(méi)有芳香烴,其組成可能為:①炔烴;②炔烴和烯烴;③烷烴和炔烴;④烷烴、烯烴和炔烴。前兩種情況:n(炔)═n(CO2)-n(H2O),后兩種情況中n(炔)-n(烷)═n(CO2)-n(H2O)。
總之,烴類燃燒是很簡(jiǎn)單的,但它的考題變化形式是多樣的,正因?yàn)樗挥卸嗖实淖兓?,才能作為檢查學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)能力的重要考點(diǎn)。在具體的教學(xué)中,我們要引導(dǎo)學(xué)生利用通式CxHy+(x+■)O2→xCO2+■H2O去解題,提高不變應(yīng)萬(wàn)變的能力。
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(作者單位:江蘇省東臺(tái)市安豐中學(xué))