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有机物燃烧的规律是中学有机化学基础中的常见题型,也是高考化学中的热点内容,许多学生对这些知识点往往容易产生混淆,现将其归纳总结如下:
1. 有机物的质量一定时
例1 下列各组有机物质量相同时完全燃烧时耗氧量不相同的是( )
A.乙醇和甲醚 B.乙炔和苯
C.甲醛和乙酸 D.甲烷和乙烷
解析 A项,乙醇和甲醚互为同分异构体,B、C项,两组物质的最简式相同。
答案 D
例2 下列各组混合物中,不论二者以什么比例混合,只要总质量一定,完全燃烧时生成CO2的质量也一定的是( )
A.甲烷、丙烷 B.乙炔、苯乙烯
C.甲醛、乙酸 D.苯、甲苯
解析 混合物总质量一定,不论按什么比例混合,完全燃烧后生成CO2的质量保持不变,要求混合物中各组分含碳的质量分数相同。B、C项,两组物质的最简式相同,碳的质量分数相同;A、D项,碳的质量分数不相同。
答案 BC
点拨 (1)烃类物质(CxHy)完全燃烧的耗氧量与[yx]成正比。(2)有机物完全燃烧时,生成的CO2(或H2O)的物质的量一定,则有机物中含碳(或氢)的质量分数一定;若混合物总质量一定,不论按何种比例混合,完全燃烧后生成的CO2(或H2O)的物质的量保持不变,则混合物中各组分含碳(或氢)的质量分数相同。(3)若两者的关系为同分异构体或最简式相同,则燃烧时耗氧量相同,生成的CO2(或H2O)的物质的量一定。
2. 有机物的物质的量一定时
例3 相同物质的量的下列有机物,充分燃烧,消耗氧气量相同的是
A.C3H4和C2H6 B.C3H6和C3H8O
C.C3H6O2和C3H8 D.C3H8和C4H6O2
解析 A项,直接由[x+y4] 比较可得;B项,C3H8O可改写为C3H6·(H2O);C项,C3H6O2可改写为C3H2·(H2O)2;D项,C4H6O2可改写为C3H6·(CO2)。
答案 B
例4 有机化合物A、B分子式不同,它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混和,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。那么,A、B组成必须满足的条件是 。若A是甲烷,则符合上述条件的化合物B中,分子量最小的是(写出分子式)
解析 A、B不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时生成的水的物质的量也不变,说明A、B中氢原子个数相同,所消耗的氧气也不变,则相差的碳原子应表示为(CO2)n的形式。
答案 A、B的分子式中氢原子数相同,且相差n个碳原子,同时相差2n个氧原子(n为正整数) C2H4O2
点拨 (1)比较耗氧量的方法:①若属于烃类物质(CxHy),直接比较[x+y4];②若属于烃的含氧衍生物,先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成H2O或CO2的形式,即将含氧衍生物改写为CxHy·(H2O)n·(CO2)m的形式,再按①比较CxHy的耗氧量。(2)有机物完全燃烧时生成的CO2(或H2O)的物质的量一定,则有机物中碳原子或氢原子的个数一定;若混合物总物质的量一定,不论按何种比例混合,完全燃烧后生成的CO2(或H2O)的量保持不变,则混合物中各组分中碳(或氢)原子的个数相同。
3. 一定量的有机物完全燃烧,生成的CO2和消耗的O2的物质的量之比一定时
例5 某有机物的蒸气完全燃烧时,需要三倍于其体积的O2,产生二倍于其体积的CO2,则该有机物可能是(体积在同温同压下测定)
A.C2H4 B.C2H5OH
C.CH3CHO D.CH3COOH
解析 产生的CO2与耗氧量的体积比为2∶3,设该有机物为1 mol,则含2 mol的C原子,完全燃烧时只能消耗2 mol的氧气,剩余的1 mol氧气必须由氢原子消耗,所以氢原子为4 mol,即该有机物可以是A项,从耗氧量相当的原则可知B项也正确。
答案 AB
点拨 (1)生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况符合通式Cn·Hm·(H2O)p;
(2)生成的CO2的物质的量等于消耗的O2的物质的量的情况符合通式Cn·(H2O)m;
(3)生成的CO2的物质的量大于消耗的O2的物质的量的情况:
①若CO2和O2体积比为4∶3,其通式为(C2O)n·(H2O)m;
②若CO2和O2体积比为2∶1,其通式为(CO)n·(H2O)m。
4. 有机物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比一定时
例6 某烃完全燃烧后,生成二氧化碳和水的物质的量之比为n∶(n-1),此烃可能是( )
A.烷烃 B.单烯烃
C.炔烃 D.苯的同系物
解析 根据各有机物的通式可知烷烃为n∶(n+1);烯烃为1∶1;炔烃为n∶(n-1);苯的同系物为n∶(n-3)。
答案 C
点拨 有机物完全燃烧时,若生成的CO2和H2O的物质的量之比为a∶b,则该有机物中碳、氢原子个数比为a∶2b。该有机物是否存在氧原子,有几个氧原子,还要结合燃烧时的耗氧量或该物质的摩尔质量等其他条件才能确定。
5. 有机物完全燃烧前后气体体积的变化
例7 120℃时,1体积某烃和4体积O2混合,完全燃烧后恢复到原来的温度,压强体积不变,该烃分子式中所含的碳原子数不可能是( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析 要使反应前后压强体积不变,只要氢原子个数可以等于4,并保证能使1体积该烃能在4体积氧气里完全燃烧即可。
答案 D
例8 取3.40 g只含羟基、不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00 L的氧气中,经点燃,醇完全燃烧.反应后气体体积减少0.560 L ,将气体经CaO吸收,体积又减少2.8 L(所有体积均在标况下测定)。 则:3.4 g醇中C、H、O的物质的量分别为: ;该醇中C、H、O的原子个数之比为 。
解析 设3.40 g醇中含H、O原子的物质的量分别为x和y 则:
[x+16y=3.40 g-2.80 L22.4 L⋅mol-1×12 g⋅mol-1]①
[x4-y2=0.560 L22.4 L⋅mol-1]②
①②联立可得:x=0.300 mol,y=0.100 mol。进而求得原子个数比。
答案 C:0.125 mol H:0.300 mol O:0.100 mol
5∶12∶4
点拨 (1)气态烃(CxHy)在100℃及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个数有关:
①若y=4,燃烧前后体积不变,△V=0;
②若y>4,燃烧前后体积增大,△V=[y4-1];
③若y<4,燃烧前后体积减少,△V=[1-y4]。
(2)液态有机物(大多数烃的衍生物及碳原子数大于4的烃)的燃烧,如果燃烧后水为液态,则燃烧前后气体体积的变化为:氢原子的耗氧量减去有机物本身提供的氧原子数的[12]。
1. 两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是( )
A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H4
C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6
2. 有机物A、B只可能烃或烃的含氧衍生物,等物质的量的A和B完全燃烧时,消耗氧气的量相等,则A和B的分子量相差不可能为(n为正整数)( )
A. 8n B. 14n
C. 18n D. 44n
3. 某有机物在氧气中充分燃烧,生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1∶1,由此可以得出的结论是( )
A.该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶1
B.分子中C、H原子个数比为1∶2
C.有机物必定含氧
D.无法判断有机物是否含氧
4. 分别取等质量的甲烷和A(某饱和一元醇)、B(某饱和一元醛)、C(某稠环芳香烃含氧衍生物),若它们完全燃烧,分别生成了物质的量相同的CO2。则:
(1)A的分子式为 ,B的分子式为 ,C的分子式为 (C的分子式有多种可能,只写分子量最小的一种);
(2)写出符合上述要求时,CH4和A、B、C的分子组成必须满足的条件是 (以n表示碳原子数,m表示氧原子数,只写通式)。
5. 常温下由烷烃A和单烯烃B组成的混合气体,已知:(a)将1 L混合气体充分燃烧,在同条件下得到2.5 L CO2气体;(b)B分子中碳原子数比A分子多,且最多为4个。
(1)求A、B所有可能的组合及体积比;
(2)120 ℃时取1 L该混合气与9 L O2混和充分燃烧,当恢复到120 ℃和燃烧前的压强时,体积增大6.25%,试通过计算确定A和B的分子式。
[组合编号&A的分子式&B的分子式&A和B的体积比&&&&&&&&&&&&&]
1. D 2. B 3. BD
4. (1)A.C9H20O B.C8H16O C.C10H8O2
(2)CnH4n-16mOm
5. (1)
[A&B&体积比&CH4&C4H8&1 :1&CH4&C3H6&1:3&C2H6&C3H6&1:1&C2H6&C4H8&3:1&]
(2)A为C2H6,B为C4H8
1. 有机物的质量一定时
例1 下列各组有机物质量相同时完全燃烧时耗氧量不相同的是( )
A.乙醇和甲醚 B.乙炔和苯
C.甲醛和乙酸 D.甲烷和乙烷
解析 A项,乙醇和甲醚互为同分异构体,B、C项,两组物质的最简式相同。
答案 D
例2 下列各组混合物中,不论二者以什么比例混合,只要总质量一定,完全燃烧时生成CO2的质量也一定的是( )
A.甲烷、丙烷 B.乙炔、苯乙烯
C.甲醛、乙酸 D.苯、甲苯
解析 混合物总质量一定,不论按什么比例混合,完全燃烧后生成CO2的质量保持不变,要求混合物中各组分含碳的质量分数相同。B、C项,两组物质的最简式相同,碳的质量分数相同;A、D项,碳的质量分数不相同。
答案 BC
点拨 (1)烃类物质(CxHy)完全燃烧的耗氧量与[yx]成正比。(2)有机物完全燃烧时,生成的CO2(或H2O)的物质的量一定,则有机物中含碳(或氢)的质量分数一定;若混合物总质量一定,不论按何种比例混合,完全燃烧后生成的CO2(或H2O)的物质的量保持不变,则混合物中各组分含碳(或氢)的质量分数相同。(3)若两者的关系为同分异构体或最简式相同,则燃烧时耗氧量相同,生成的CO2(或H2O)的物质的量一定。
2. 有机物的物质的量一定时
例3 相同物质的量的下列有机物,充分燃烧,消耗氧气量相同的是
A.C3H4和C2H6 B.C3H6和C3H8O
C.C3H6O2和C3H8 D.C3H8和C4H6O2
解析 A项,直接由[x+y4] 比较可得;B项,C3H8O可改写为C3H6·(H2O);C项,C3H6O2可改写为C3H2·(H2O)2;D项,C4H6O2可改写为C3H6·(CO2)。
答案 B
例4 有机化合物A、B分子式不同,它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混和,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。那么,A、B组成必须满足的条件是 。若A是甲烷,则符合上述条件的化合物B中,分子量最小的是(写出分子式)
解析 A、B不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时生成的水的物质的量也不变,说明A、B中氢原子个数相同,所消耗的氧气也不变,则相差的碳原子应表示为(CO2)n的形式。
答案 A、B的分子式中氢原子数相同,且相差n个碳原子,同时相差2n个氧原子(n为正整数) C2H4O2
点拨 (1)比较耗氧量的方法:①若属于烃类物质(CxHy),直接比较[x+y4];②若属于烃的含氧衍生物,先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成H2O或CO2的形式,即将含氧衍生物改写为CxHy·(H2O)n·(CO2)m的形式,再按①比较CxHy的耗氧量。(2)有机物完全燃烧时生成的CO2(或H2O)的物质的量一定,则有机物中碳原子或氢原子的个数一定;若混合物总物质的量一定,不论按何种比例混合,完全燃烧后生成的CO2(或H2O)的量保持不变,则混合物中各组分中碳(或氢)原子的个数相同。
3. 一定量的有机物完全燃烧,生成的CO2和消耗的O2的物质的量之比一定时
例5 某有机物的蒸气完全燃烧时,需要三倍于其体积的O2,产生二倍于其体积的CO2,则该有机物可能是(体积在同温同压下测定)
A.C2H4 B.C2H5OH
C.CH3CHO D.CH3COOH
解析 产生的CO2与耗氧量的体积比为2∶3,设该有机物为1 mol,则含2 mol的C原子,完全燃烧时只能消耗2 mol的氧气,剩余的1 mol氧气必须由氢原子消耗,所以氢原子为4 mol,即该有机物可以是A项,从耗氧量相当的原则可知B项也正确。
答案 AB
点拨 (1)生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况符合通式Cn·Hm·(H2O)p;
(2)生成的CO2的物质的量等于消耗的O2的物质的量的情况符合通式Cn·(H2O)m;
(3)生成的CO2的物质的量大于消耗的O2的物质的量的情况:
①若CO2和O2体积比为4∶3,其通式为(C2O)n·(H2O)m;
②若CO2和O2体积比为2∶1,其通式为(CO)n·(H2O)m。
4. 有机物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比一定时
例6 某烃完全燃烧后,生成二氧化碳和水的物质的量之比为n∶(n-1),此烃可能是( )
A.烷烃 B.单烯烃
C.炔烃 D.苯的同系物
解析 根据各有机物的通式可知烷烃为n∶(n+1);烯烃为1∶1;炔烃为n∶(n-1);苯的同系物为n∶(n-3)。
答案 C
点拨 有机物完全燃烧时,若生成的CO2和H2O的物质的量之比为a∶b,则该有机物中碳、氢原子个数比为a∶2b。该有机物是否存在氧原子,有几个氧原子,还要结合燃烧时的耗氧量或该物质的摩尔质量等其他条件才能确定。
5. 有机物完全燃烧前后气体体积的变化
例7 120℃时,1体积某烃和4体积O2混合,完全燃烧后恢复到原来的温度,压强体积不变,该烃分子式中所含的碳原子数不可能是( )
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
解析 要使反应前后压强体积不变,只要氢原子个数可以等于4,并保证能使1体积该烃能在4体积氧气里完全燃烧即可。
答案 D
例8 取3.40 g只含羟基、不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00 L的氧气中,经点燃,醇完全燃烧.反应后气体体积减少0.560 L ,将气体经CaO吸收,体积又减少2.8 L(所有体积均在标况下测定)。 则:3.4 g醇中C、H、O的物质的量分别为: ;该醇中C、H、O的原子个数之比为 。
解析 设3.40 g醇中含H、O原子的物质的量分别为x和y 则:
[x+16y=3.40 g-2.80 L22.4 L⋅mol-1×12 g⋅mol-1]①
[x4-y2=0.560 L22.4 L⋅mol-1]②
①②联立可得:x=0.300 mol,y=0.100 mol。进而求得原子个数比。
答案 C:0.125 mol H:0.300 mol O:0.100 mol
5∶12∶4
点拨 (1)气态烃(CxHy)在100℃及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个数有关:
①若y=4,燃烧前后体积不变,△V=0;
②若y>4,燃烧前后体积增大,△V=[y4-1];
③若y<4,燃烧前后体积减少,△V=[1-y4]。
(2)液态有机物(大多数烃的衍生物及碳原子数大于4的烃)的燃烧,如果燃烧后水为液态,则燃烧前后气体体积的变化为:氢原子的耗氧量减去有机物本身提供的氧原子数的[12]。
1. 两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是( )
A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H4
C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6
2. 有机物A、B只可能烃或烃的含氧衍生物,等物质的量的A和B完全燃烧时,消耗氧气的量相等,则A和B的分子量相差不可能为(n为正整数)( )
A. 8n B. 14n
C. 18n D. 44n
3. 某有机物在氧气中充分燃烧,生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为1∶1,由此可以得出的结论是( )
A.该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶1
B.分子中C、H原子个数比为1∶2
C.有机物必定含氧
D.无法判断有机物是否含氧
4. 分别取等质量的甲烷和A(某饱和一元醇)、B(某饱和一元醛)、C(某稠环芳香烃含氧衍生物),若它们完全燃烧,分别生成了物质的量相同的CO2。则:
(1)A的分子式为 ,B的分子式为 ,C的分子式为 (C的分子式有多种可能,只写分子量最小的一种);
(2)写出符合上述要求时,CH4和A、B、C的分子组成必须满足的条件是 (以n表示碳原子数,m表示氧原子数,只写通式)。
5. 常温下由烷烃A和单烯烃B组成的混合气体,已知:(a)将1 L混合气体充分燃烧,在同条件下得到2.5 L CO2气体;(b)B分子中碳原子数比A分子多,且最多为4个。
(1)求A、B所有可能的组合及体积比;
(2)120 ℃时取1 L该混合气与9 L O2混和充分燃烧,当恢复到120 ℃和燃烧前的压强时,体积增大6.25%,试通过计算确定A和B的分子式。
[组合编号&A的分子式&B的分子式&A和B的体积比&&&&&&&&&&&&&]
1. D 2. B 3. BD
4. (1)A.C9H20O B.C8H16O C.C10H8O2
(2)CnH4n-16mOm
5. (1)
[A&B&体积比&CH4&C4H8&1 :1&CH4&C3H6&1:3&C2H6&C3H6&1:1&C2H6&C4H8&3:1&]
(2)A为C2H6,B为C4H8