Question

6．（1）由A、B两种气态烃组成的混合气体，对H₂的相对密度为17．常温常压下，取这种混合气体10mL与80mL氧气（过量）混合，当完全燃烧后恢复到原状态时，测得气体的体积为70mL．试求：
①混合气体的平均组成为（用C_xH_y的形式表示）C_2.5H₄；
②若上述两种气体按体积1：1混合时，则两种气态烃的可能组成为CH₄和C₄H₄或C₂H₄和C₃H₄或C₂H₂和C₃H₆．
（2）具有支链的化合物X的分子式为C₄H₈O，X既能使Br₂的四氯化碳溶液褪色，又能与Na反应．①X的结构简式是，
②写出与X具有相同官能团的X的所有同分异构体的结构简式：CH₂=CH-CH₂-CH₂OH、CH₂=CH-CH（OH）CH₃、CH₃-CH=CH-CH₂OH．

Answer 1

分析 （1）①密度与摩尔质量成正比，混合烃对H₂的相对密度为17，据此可以计算出混合烃的平均摩尔质量，然后设出混合烃的平均分子式，根据差量法计算出平均H原子数，再根据平均摩尔质量计算出含有的平均C原子数；
②根据平均分子式及两种气体按体积1：1进行讨论，得出每种体积的烃的组成；
（2）具有支链的化合物X的分子式为C₄H₈O，X既能使Br₂的四氯化碳溶液褪色，又能与Na反应，说明含官能团羟基和碳碳双键，据此写出X的结构简式和符合条件的同分异构体．

解答 解：（1）①设混合烃的平均分子式为C_xH_y，密度与摩尔质量成正比，混合烃对H₂的相对密度为17，则混合烃的平均摩尔质量为17g/mol×2=34g/mol，则12x+y=34，
混合烃燃烧的方程式为：C_xH_y+（x+$\frac{y}{4}$）O₂$\stackrel{点燃}{→}$xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O，△n，
                     1      x+$\frac{y}{4}$       x           1+$\frac{y}{4}$
                     10mL                      （10+80-70）=20mL
（1+$\frac{y}{4}$）：1=20mL：10mL，解得：y=4，将y=4代入12x+y=34可得x=2.5，所以混合气体的平均组成为C_2.5H₄，
故答案为：C_2.5H₄；
②混合气体的平均组成为C_2.5H₄，当含有甲烷时，则另一种烃分子中含有H数目为4，设另一种烃含有的C数目为x，则：$\frac{1+x}{2}$=2.5，解得：x=4，所以另一种烃为C₄H₄；当不含甲烷时，必须含有2个C的烃，若为C₂H₄，另一种烃分子中H数目必须为4，设另一种烃中含有C数目为y，则：$\frac{2+y}{2}$=2.5，解得：y=3，即另一种气态烃为C₃H₄；若为C₂H₂，设另一种烃中含有C数目为z，则$\frac{2+z}{2}$=2.5，解得z=3，设另一种烃中含有H数目为a，则：$\frac{2+a}{2}$=4，解得a=6，即另一种气态烃为C₃H₆，
故答案为：CH₄和C₄H₄或C₂H₄和C₃H₄ 或C₂H₂和C₃H₆；
（2）具有支链的化合物X的分子式为C₄H₈O，X既能使Br₂的四氯化碳溶液褪色，又能与Na反应，说明含官能团羟基和碳碳双键，X的结构简式为：，
含羟基和碳碳双键的同分异构体为：CH₂=CH-CH₂-CH₂OH、CH₂=CH-CH（OH）CH₃、CH₃-CH=CH-CH₂OH；
故答案为：；CH₂=CH-CH₂-CH₂OH、CH₂=CH-CH（OH）CH₃、CH₃-CH=CH-CH₂OH．

点评 本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，明确平均摩尔质量在化学计算中的应用，（2）为难点，需要根据常见烃的分子组成特点结合平均分子式中C、H平均组成进行讨论，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．