Question

假设空气中含有五分之一体积的氧气，且能够全部参加燃烧反应，本题所涉及和求算的气体体积都是在101℃、1.05×10⁵Pa 条件下的体积．
某常温下为气态的烯烃A混入空气后，当平均相对分子质量达到28.9375时正好使该烯烃完全燃烧．现有甲、乙两种混合气体各89.00L，甲是上述烯烃A 与过量空气的混合气体，乙是上述烯烃A、某常温下为气态的炔烃B与过量空气的混合气体．将甲、乙分别引燃完全燃烧，乙燃烧后的气体体积变为90.00L．
（1）A的分子式为

C₂H₄

，若设该烯烃为C_nH_2n，试写出求算n的计算式为

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

（2）甲混合气体燃烧后的体积为

89.00L

（3）通过计算求出乙中炔烃的分子式和体积．
（4）求出乙气体中含A 的最大体积．

Answer 1

分析：空气的平均分子质量是29，现混合气体的平均相对分子质量28.9375，说明烯烃A的相对分子质量小于28.9375，A是乙烯．
当温度高于100℃，分子式为CxHy的烃在空气中完全燃烧，其体积变化规律：
CxHy+（x+

y

4

）O₂→x CO₂+

y

2

H₂O      体积变化△V
1     x+

y

4

        x    x+

y

2

         

y

4

-1
y=4 总体积不变，y＜4 总体积减小，y＞4 总体积增大，乙烯分子中的氢原子是4，所以甲混合气体燃烧前后体积不变．
乙中的乙烯燃烧时对体积没有影响，现燃烧后体积增大，说明其中的炔烃所含的氢原子大于4，又因为常温下该炔烃是气体，所含的碳原子在2-4之间．因此可推断该炔烃的分子式为C₄H₆，
（1）根据空气的平均分子质量是29，现混合气体的平均相对分子质量28.9375，说明烯烃A的相对分子质量小于28.9375，A是乙烯；
发生反应C_nH_2n+

3n

2

O₂→nCO₂+nH₂O，恰好反应，该烯烃与氧气按1：

3n

2

=2：3n混合，则该烃与空气按2：

3n

1 5

=2：15n混合，根据平均摩尔质量计算公式解答；
（2）根据反应方程式，利用差量法解答；
（3）乙中的乙烯燃烧时对体积没有影响，现燃烧后体积增大，说明其中的炔烃所含的氢原子大于4，又因为常温下该炔烃是气体，所含的碳原子在2-4之间．因此可推断该炔烃的分子式为C₄H₆，根据体积变化，利用差量法计算乙炔的体积；
（4）2LC₄H₆，消耗氧气11L，则乙烯与燃烧乙烯所需的空气的体积共为89L-2L-11L×5=32L，令乙烯为yL，根据方程式表示出消耗的氧气体积，进而表示出需要空气的体积，根据乙烯与空气的总体积为32L列方程解答．

解答：解：（1）空气的平均分子质量是29，现混合气体的平均相对分子质量28.9375，说明烯烃A的相对分子质量小于28.9375，A是乙烯；
发生反应C_nH_2n+

3n

2

O₂→nCO₂+nH₂O，恰好反应，该烯烃与氧气按1：

3n

2

=2：3n混合，则该烃与空气按2：

3n

1 5

=2：15n混合，故

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

，
故答案为：C₂H₄；

28×2+15n×29

2+15n

=

.

Mr

；
（2）当温度高于100℃，分子式为CxHy的烃在空气中完全燃烧，其体积变化规律：
CxHy+（x+

y

4

）O₂→x CO₂+

y

2

H₂O      体积变化△V
1     x+

y

4

        x    x+

y

2

         

y

4

-1
y=4 总体积不变，y＜4 总体积减小，y＞4 总体积增大，乙烯分子中的氢原子是4，所以甲混合气体燃烧前后体积不变，故甲混合气体燃烧后的体积为89L，
故答案为：89.00L；
（3）乙中的乙烯燃烧时对体积没有影响，现燃烧后体积增大，说明其中的炔烃所含的氢原子大于4，又因为常温下该炔烃是气体，所含的碳原子在2-4之间．因此可推断该炔烃的分子式为C₄H₆，
 令炔烃的体积为a，则：
2C₄H₆+11O₂→8CO₂+6H₂O    体积减少△V
　2   11     8    6          1
　a                      90.00L-89.00L=1L
故a=2L
答：炔烃为C₄H₆，体积为2L
（4）2LC₄H₆，消耗氧气11L，A与燃烧A所需的空气的体积共为89L-2L-11L×5=32L，设A为yL，则：
C₂H₄+3O₂→2CO₂+2H₂O
y    3y
y+3y×5=32L，解得y=2L
答：乙烯的最大体积为2L．

点评：本题考查有机物分子式的确、有机物燃烧的有关计算等，难度较大，利用相对分子质量及燃烧通式确定烃的分子式是解题的关键．