Question

在标准状况下，2.24L的某气态烷烃和具有一个双键的烯烃的混合气体完全燃烧后，将高温下产生的气体缓慢通过浓硫酸，浓硫酸增重4.05g，剩余气体通过碱石灰，碱石灰增重6.60g．另再取2.24L标准状况下的该混合气体，将它通入过量的溴水中，溴水增重1.05g．
问：（1）混合气体由哪两种烃组成，写出它们的结构简式．
（2）混合气体中两种烃的体积分数各为多少？

Answer 1

【答案】分析：n（混合物）==0.1mol，浓硫酸增重4.05g，为水的质量，则n（H）=2×=0.45mol，m（H）=0.45g，
碱石灰增重6.60g，应为CO₂的质量，则n（C）==0.15mol，m（C）=0.15mol×12g=1.8g，
所以m（混合物）=1.8g+0.45g=2.25g，M（混合物）==22.5g/mol，摩尔质量小于22.5g/mol的烃只有甲烷，则混合气体中一定含有甲烷，
混合气体通入溴水，溴水增重为烯烃的质量，根据烯烃的质量可计算甲烷的质量和物质的量，进而计算烯烃的物质的量，可计算出烯烃的摩尔质量，进而推断烯烃的化学式．
根据体积、质量关系列式计算混合气体中两种烃的体积分数．
解答：解：（1）n（混合物）==0.1mol，浓硫酸增重4.05g，为水的质量，则n（H）=2×=0.45mol，m（H）=0.45g，
碱石灰增重6.60g，应为CO₂的质量，则n（C）==0.15mol，m（C）=0.15mol×12g=1.8g，
所以m（混合物）=1.8g+0.45g=2.25g，M（混合物）==22.5g/mol，摩尔质量小于22.5g/mol的烃只有甲烷，则混合气体中一定含有甲烷，
混合气体通入溴水，溴水增重为烯烃的质量，
则m（烯烃）=1.05g，
m（CH₄）=2.25g-1.05g=1.2g，
n（CH₄）==0.075mol，
所以：n（烯烃）=0.1mol-0.075mol=0.025mol，
M（烯烃）==42，
设烯烃的分子式为C_nH_2n，
则有12n+2n=42，n=3，
所以为C₃H₆，结构简式为CH₃CH=CH₂，
答：混合气体由甲烷和丙烯组成，结构简式分别为CH₄、CH₃CH=CH₂；
（2）设0.1mol混合物中含有xmolCH₄，ymolCH₃CH=CH₂，
则
解之得：，
所以φ（CH₄）==75%；φ（CH₃CH=CH₂）==25%，
（2）答：混合气体中两种烃的体积分数各为φ（CH₄）=75%、φ（CH₃CH=CH₂）=25%．
点评：本题考查混合物的计算以及有机物分子式的确定，题目难度中等，本题解答注意几点：①摩尔质量小于22.5g/mol的烃只有甲烷，②溴水增重为烯烃的质量，③计算出甲烷的质量和物质的量为本题的关键之处．