Question

9．常温下一种烷烃A和一种单烯烃B组成混合气体，A和B分子中最多只含有4个碳原子，且B分子的碳原子数比A分子的多．120℃时取1L该混合气体与9LO₂混合充分燃烧后得2.5LCO₂．当恢复到120℃和燃烧前的压强时，体积增大6.25%．则混合气体中各成分的分子式为（　　）

• A． CH₄和C₄H₈
• B． CH₄和C₃H₆
• C． C₂H₆和C₃H₆
• D． C₂H₆和C₄H₈

Answer 1

分析 根据1升碳原子数为n的烷烃或烯烃充分燃烧后均得到n升CO₂，由题意（1升混合气体充分燃烧后生成2.5升CO₂，且B分子的碳原子数比A分子的多）可推断，混合气体只能由碳原子数小于2.5的烷烃（CH₄和C₂H₆）和碳原子数大于2.5的烯烃（C₃H₆和C₄H₈）组成，它们有四种可能的组合，根据每一种组合中烷烃和烯烃的碳原子数及燃烧后生成的CO₂体积，利用十字交叉法可确定A和B的体积比．最后根据燃烧方程式利用差量法来计算．

解答 解：因1升混合气体充分燃烧后生成2.5升CO₂，且B分子的碳原子数比A分子的多，混合气体只能由碳原子数小于2.5的烷烃（CH₄和C₂H₆）和碳原子数大于2.5的烯烃（C₃H₆和C₄H₈）组成．它们有四种可能的组合：CH₄、C₃H₆；CH₄、C₄H₈；C₂H₆、C₃H₆；C₂H₆、C₄H₈，
根据每一种组合中烷烃和烯烃的碳原子数及燃烧后生成的CO₂体积，可确定A和B的体积比，
如：，则V（CH₄）：V（C₃H₆）=1：3，
①CH₄、C₄H₈ 1：1；
②CH₄、C₃H₆ 1：3；
③C₂H₆、C₃H₆ 1：1；
④C₂H₆、C₄H₈ 3：1；
设1升气态烃与氧充分燃烧后体积变化为△V升，则
CH₄+2O₂$\stackrel{点燃}{→}$CO₂+2H₂O（气）△V₁=0（升）
C₂H₆+$\frac{7}{2}$O₂$\stackrel{点燃}{→}$2CO₂+3H₂O（气）△V₂=0.5（升）
C₃H₆+$\frac{9}{2}$O₂$\stackrel{点燃}{→}$3CO₂+3H₂O（气）△V₃=0.5（升）
C₄H₈+6O₂$\stackrel{点燃}{→}$4CO₂+4H₂O（气）△V₄=1.0（升）
各种组合的1升混合气体与氧气充分燃烧，体积增大为
组合①$\frac{△{V}_{1}+△{V}_{4}}{2}$=0.5（升），则 $\frac{0.5}{10}$×100%=5%，
组合②$\frac{△{V}_{1}+3△{V}_{3}}{4}$=0.375（升），则 $\frac{0.375}{10}$×100%=3.75%，
组合③$\frac{△{V}_{2}+△{V}_{3}}{2}$=0.5（升），则 $\frac{0.5}{10}$×100%=5%，
组合④$\frac{3△{V}_{2}+△{V}_{4}}{4}$=0.625（升），则 $\frac{0.625}{10}$×100%=6.25%，
故组合④符合题意，即A为C₂H₆，B为C₄H₈，
故选D．

点评 本题主要考查了混合物反应混合物反应的计算，题目难度较大，明确十字交叉法、差量法的使用方法为解答关键，注意根据燃烧的方程式进行判断，试题培养了学生的化学计算能力．