Question

18．（1）有三种学过的烃完全燃烧后，生成CO₂和H₂O（g）体积比为2：1，试写出它们的结构简式CH≡CH、．
（2）某烃A 0.2mol 在氧气中完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各1.2mol．试回答：
①若取一定量的烃A完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各3mol，则有42g烃A参加了反应，燃烧时消耗标准状况下的氧气100.8L．
②若烃A不能使溴水褪色，但在一定条件下能与氯气发生取代反应，其一氯取代物只有一种，则烃A的结构简式为．
③若烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下，与H₂加成，其加成产物经测定分子中含有4个甲基，烃A可能有的结构简式为（CH₃）₃C-CH=CCH₂、CH₃-C（CH₃）=C（CH₃）-CH₃、CH₃CH（CH₃）-C（CH₃）=CH₂．
（3）A、B是相对分子质量不相等的两种非同系物的烃，无论二者以何种比例混合，只要混合物的总质量不变，完全燃烧后所产生的CO₂的质量就不变．
试写出两组符合上述情况的烃的结构简式（要求为不同类别）：HC≡CH和；CH₂=CH₂和．
A、B应满足的条件是实验式相同．
（4）美籍埃及人泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程，因而获得1999年诺贝尔化学奖．激光有很多用途，例如波长为10.3微米的红外激光能切断B（CH₃）₃分子中的一个B-C键，使之与HBr发生取代反应：B（CH₃）₃+HBr$\stackrel{103微米的激光}{→}$B（CH₃）₂Br+CH₄，而利用9.6微米的红外激光却能切断两个B-C键，并与HBr发生二元取代反应．
①试写出二元取代的代学方程式：B（CH₃）Br₂+2HBr$\stackrel{9.6微米的激光}{→}$B（CH₃）Br₂+2CH₄
②现用5.6g B（CH₃）₃和9.72g HBr正好完全反应，则生成物中除了甲烷外，其他两种产物的物质的量之比为多少？（本小题要求写计算过程）

Answer 1

分析 （1）烃完全燃烧后，生成CO₂和H₂O（g）体积比为2：1，C、H原子个数比为1：1，以此来解答；
（2）①烃燃烧生成二氧化碳和水，由0.2mol烃燃烧生成二氧化碳和水各1.2mol可知有机物的分子式为C₆H₁₂；由分子组成可知，生成CO₂和H₂O各3mol，烃为0.5mol，可确定烃的质量和消耗的氧气；
②若烃A不能使溴水褪色，但在一定条件下，能与Cl₂发生取代反应，其一氯代物只有一种，说明烃中不含碳碳双键，应为环烷烃，即环己烷；
③烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下，与H₂加成，其加成产物经测定分子中含有4个甲基，说明烃中含有C=C，其中，含有4个甲基的有3种，其碳架结构为（①②③处可分别不同时安排双键）：，以此确定烯烃；
（3）根据无论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧生成CO₂的质量也一定，则说明混合物的各分子中含碳量相等，烃中只含有C、H因素，所以分子中含氢量也相同，故其最简式相同，据此分析解答；
（4）①由反应信息可知，B（CH₃）₃分子中的一个B-C键断裂，Br原子取代甲基，甲基与H原子结合生成甲烷，B（CH₃）₃和HBr反应生成其二溴代物为B（CH₃）Br₂，1molB（CH₃）₃发生二溴取代同时生成2mol甲烷；
②根据n=$\frac{m}{M}$计算5.6g B（CH₃）₃和9.72g HBr的物质的量，假设生成的B（CH₃）₂Br为xmol，生成B（CH₃）Br₂为ymol，结合B原子及溴原子守恒，列方程计算．

解答 解：（1）烃完全燃烧后，生成CO₂和H₂O（g）体积比为2：1，C、H原子个数比为1：1，烃可能为：CH≡CH、等，
故答案为：CH≡CH；．
CH≡CH、、（每空（1分）只要答案合理）
（2）某烃A 0.2mol 在氧气中完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各1.2mol，则分子中含有N（C）=6，n（H）=12，分子式为C₆H₁₂，
①若取一定量的该烃A完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各3mol，由分子组成可知烃为0.5mol，质量为0.5mol×（84g/mol）=42g，
消耗氧气的物质的量为0.5mol×（6+$\frac{12}{4}$）=4.5mol，
体积为4.5mol×22.4L/mol=100.8L，
故答案为：42；100.8；
②C₆H₁₂只有1个不饱和度，若烃A不能使溴水褪色，则其为环烷烃．其中，能与氯气发生取代反应，其一氯代物只有一种的是环己烷，即，
故答案为：；
③烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下，与H₂加成，其加成产物经测定分子中含有4个甲基，说明烃中含有C=C，其中，含有4个甲基的有3种，其碳架结构为（①②③处可分别不同时安排双键）：，烃A可能有的结构简式为（CH₃）₃C-CH=CCH₂、CH₃-C（CH₃）=C（CH₃）-CH₃、CH₃CH（CH₃）-C（CH₃）=CH₂等，
故答案为：（CH₃）₃C-CH=CCH₂、CH₃-C（CH₃）=C（CH₃）-CH₃、CH₃CH（CH₃）-C（CH₃）=CH₂；
（3）（1）烯烃的通式为C_nH_2n，其最简式为CH₂，所以任意两种烯烃混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧后所产生的CO₂的质量就不变，如：CH₂=CH-CH₃和CH₂=CH₂；
乙炔和苯的最简式都是CH，所以二者混合只要混合物的总质量一定，完全燃烧后所产生的CO₂的质量就不变，
两种烃无论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧生成CO₂的质量也一定，说明混合物各组分分子中含碳量相等，由于烃中只含有C、H元素，则含氢量也相等，故烃的实验式一定相同，
故答案为：HC≡CH；；CH₂=CH₂；；实验式相同；
（4）①由反应信息可知，B（CH₃）₃分子中的一个B-C键断裂，Br原子取代甲基，甲基与H原子结合生成甲烷，B（CH₃）₃和HBr反应生成其二溴代物为B（CH₃）Br₂，1molB（CH₃）₃发生二溴取代同时生成2mol甲烷，反应方程式为：B（CH₃）Br₂+2HBr$\stackrel{9.6微米的激光}{→}$B（CH₃）Br₂+2CH₄，
故答案为：B（CH₃）Br₂+2HBr$\stackrel{9.6微米的激光}{→}$B（CH₃）Br₂+2CH₄；
②5.6g B（CH₃）₃的物质的量为：$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，9.72g HBr的物质的量为：$\frac{9，72g}{81g/mol}$=0.12mol，
假设生成的B（CH₃）₂Br为xmol，生成B（CH₃）Br₂为ymol，根据B原子及溴原子守恒，则：x+y=0.1、x+2y=0.12，
解得：x=0.08、y=0.02，
故B（CH₃）₂Br与B（CH₃）Br₂的物质的量之比为：0.08mol：0.02mol=4：1，
答：B（CH₃）₂Br与B（CH₃）Br₂的物质的量之比为4：1．

点评 本题考查了有机物结构与性质，题目难度中等，涉及混合物反应的计算、有机物分子式、结构简式的确定、化学方程式书写等知识，注意掌握常见有机物结构与性质，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．