Question

常温下，一种烷烃A和一种单烯烃B组成混合气体，A或B分子均最多只含有4个碳原子，且B分子的碳原子数比A分子的多．将l升该混合气体充分燃烧，在同温同压下得到2.5升CO₂气体．120℃时取1升该混合气体与9升氧气混和，充分燃烧后，当恢复到l20℃和燃烧前的压强时，体积增大3.75%．则A和B的分子式分别为（　　）

• A、CH₄、C₃H₆
• B、C₂H₆、C₃H₆
• C、CH₄、C₄H₈
• D、C₂H₆、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、C₃H₆ 1：3；
②CH₄、C₄H₈ 1：1
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

燃烧

CO₂+2H₂O（气）△V₁=0（升）
C₂H₆+

7

2

O₂

燃烧

2CO₂+3H₂O（气）△V₂=0.5（升）
C₃H₆+

9

2

O₂

燃烧

3CO₂+3H₂O（气）△V₃=0.5（升）
C₄H₈+6O₂

燃烧

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

△V1+3△V3

4

=0.375（升）则

0.375

10

×100%=3.75%，
组合②

△V1+△V4

2

=0.5（升）则

0.5

10

×100%=5%，
组合③

△V2+△V3

2

=0.5（升）则

0.5

10

×100%=5%，
组合④

3△V2+△V4

4

=0.625（升） 则

0.625

100

×100%=6.25%，
故组合①符合题意，即A：CH₄；B：C₃H₆；
故选A．

点评：本题主要考查了十字交叉法、差量法的使用，有一定的难度，注意根据燃烧的方程式进行判断．