Question

常温下，一种气体烷烃A和一种气态烯烃B组成的混合气体，已知B分子中所含碳原子数大于A分子中所含碳原子数．
（1）将2L此混合气体充分燃烧，在相同条件下得到7L水蒸气，试推断A、B所有可能的组成及其体积比．
（2）取2L混合气体与9.5L氧气恰好完全燃烧，通过计算确定A、B的化学式．

Answer 1

考点：有关有机物分子式确定的计算

专题：烃及其衍生物的燃烧规律

分析：（1）根据混合气体与生成水蒸气的体积关系可以确定混合气体分子中含有的平均氢原子数，再结合B分子中所含碳原子数大于A分子中所含碳原子数判断A、B所有可能的组成，再计算出它们的体积比；
（2）根据混合气体体积与消耗氧气的体积关系确定混合气体中含有的平均碳原子数目，然后根据（1）中两种气体的体积比及平均碳原子数目确定A、B的化学式．

解答： 解：（1）根据2L此混合气体可以得到7L水蒸气，根据质量守恒定律可得，该混合气体的平均分子式为：C_xH₇，又已知两种烃常温下均为气态，所以碳原子数小于或等于4；又烯烃碳原子数大于烷烃碳原子数，所以当烷烃为C₃H₈时，烯烃必为C₄H₈，不符合平均分子式C_xH₇；所以烷烃只能为CH₄或C₂H₆，烯烃必为C₄H₈；若混合气体为CH₄与C₄H₈，设甲烷的物质的量为x，丁烯的物质的量为y，则：

4x+8y

x+y

=7，解得：x：y=1：3，则体积比为：V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3；
若混合气体为C₂H₆与C₄H₈，设乙烷的物质的量为x，丁烯的物质的量为y，则：

6x+8y

x+y

=7，x：y=1：1，则V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1，
答：混合气体的可能的组合有：CH₄与C₄H₈、C₂H₆与C₄H₈，体积比为：V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3、V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1；
（2）2L混合气体与9.5L氧气恰好完全燃烧，则混合气体与氧气的物质的量之比为：2L：9.5L=1：4.75，即1mol混合气体完全燃烧消耗4.75mol氧气；
1molC_xH₇完全燃烧消耗氧气的物质的量为xmol+

7

4

mol=4.75mol，解得x=3，即混合气体分子中平均含有3个C，平均分子式为C₃H₇，
若是V（CH₄）：V（C₄H₈）=1：3，则混合气体中碳原子的平均数为：

1×1+4×3

4

=3.5≠4；
若为V（C₂H₆）：V（C₄H₈）=1：1，则混合气体中碳原子的平均数为：

2×1+4×1

2

=3，满足条件，
所以A、B的化学式分别为C₂H₆与C₄H₈，
答：混合气体中A、B的化学式分别为C₂H₆与C₄H₈．

点评：本题考查了确定有机物分子式的计算，题目难度稍大，试题涉及的计算量较大，注意掌握确定有机物分子式、结构简式的常用方法，要求学生能够根据质量守恒定律、平均氢原子、平均碳原子数目确定有机物分子组成．