烃的燃烧规律及其应用

烃的燃烧规律及其应用

河北省宣化县第一中学 栾春武

烃燃烧的规律是中学有机化学基础中的常见题型，也是高考化学中的热点内容，许多学生对这些知识点往往容易产生混淆，现将其归纳总结如下：

烃完全燃烧的通式：　

CxHy + (x + y/4 )O₂      xCO₂ + y/2H₂O

 

一、物质的量相同

1、相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时，(x + y/4 )值越大，耗O₂量越多。

2、1mol有机物每增加一个CH₂，耗O₂量多1.5mol。

3、1mol含相同碳原子数的烷烃、烯烃、炔烃，耗O₂量依次减少。

 

二、质量相同

1、质量相同的烃，氢的百分含量越大，其耗O₂量越多。

2、质量相同的烃，碳的百分含量越大，生成CO₂的量越多。若两种烃的x/y值相等，即具有相同最简式的有机物（或最简式相同的有机物无论以何种比例混合），完全燃烧时，耗O₂的量相同，生成的H₂O及CO₂的量也相同。

 

 

 

    三、烃完全燃烧前后气体体积的变化

    CxHy + (x + y/4 )O₂         xCO₂ + y/2H₂O

 

1、若温度大于100℃，水为气体：△V＝V_后－V_前＝y/4－1

    y＝4时，体积不变，对应的有机物有： CH₄、C₂H₄和C₃H₄。

   y＞4时，体积增大。

  y＜4时，体积减小，对应的有机物只有CH≡CH。

2、若温度小于100℃，水为液体：△V＝V_前－V_后＝1+ y/4，体积总是减小。

3、无论水是气态还是液态，燃烧前后气体的体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。

 

四、例题分析

 

【例题1】完全燃烧相同质量的下列烃：A．CH₃－CH₃  B．CH₂＝CH₂   C．CH≡CH D．CH₄  E.C₆H₆  F.C₈H₁₀

 

（1）消耗O₂的量由多到少的顺序是_____________。

 

（2）生成CO₂的量由多到少的顺序是_____________。

 

（3）生成H₂O的量由多到少的顺序是_____________。

 

解析: CH₃－CH₃的最简式为CH₃，CH₂＝CH₂的最简式为CH₂，CH≡CH的最简式为CH，CH₄的最简式CH₄，C₆H₆的最简式为CH，C₈H₁₀的最简式为CH_1.25。

 

答案：（1）D＞A＞B＞F＞C＝E

（2）E＝C＞F＞B＞A＞D

（3）D＞A＞B＞F＞C＝E

 

点拨：质量相等时，无论最简式是否相同，只要w(H)相同（如C₁₂H₈和C₈H₈O₃，C₁₂H₈和C₂H₄O₃）完全燃烧时，生成的H₂O的量就相同。同理只要w(C)相同（如CH₄和C₁₀H₈O₂）完全燃烧时，生成的CO₂的量就相同。但耗O₂量就不一定相同。

 

【例题2】在常温常压下，下列四种烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是

 

A. CH₄      B. C₂H₆      C. C₃H₈     D. C₄H₁₀

 

解析：根据烃的燃烧通式，等物质的量的烃完全燃烧时，(x + y/4 )值越大，耗O₂量越多，因此D选项正确。

 

答案：D

 

点拨：在质量相同的条件下，烃完全燃烧后生成的二氧化碳、水和耗氧量的多少，取决于碳、氢量元素的质量分数的大小，设烃的分子式为CxHy，x/y越大，生成二氧化碳越多，y/x越大，生成水越多，消耗氧气越多。如果该题改为等质量的下列四种烃，那么消耗氧气最多的为甲烷。

 

 

【例题3】a mL三种气态烃的混合物与足量的氧气混合点燃爆炸后，恢复到原来状态（常温、常压），体积共缩小2a mL。则三种烃可能是

 

A．CH₄、C₂H₄、C₃H₄                            B．C₂H₆、C₃H₆、C₄H₆

C．CH₄、C₂H₆、C₃H₈                            D．C₂H₄、C₂H₂、CH₄

 

解析：设混合烃的平均组成为CxHy，根据完全燃烧通式

 

C_xH_y + (x + y/4)O₂      xCO₂ + y/2H₂O     △V

  

         1              1 + y/4

          a               2 a

    

        则1 + y/4 ＝2   得y＝4，由此可知，氢原子等于4的烃符合题意。

  

        答案：A

 

【例题4】有两种烃的气态混合物。已知：它们都能使溴的四氯化碳溶液褪色。且分子中碳原子数均小于5；1体积该混合气体完全燃烧后，可得到3.6体积的二氧化碳和3体积的水蒸气（气体体积均在同温同压下测定）。

（1）混合物中两种烃的类别可能是________。

 

A. 烷，烯     B. 烯，烯     C. 烯，炔     D. 炔，炔

 

你作出上述判断的理由是__________________________________。

 

（2）通过计算确定这两种烃的分子式为_____；它们在混合物中的体积比是_______。

 

解析：两种烃都能使溴的四氯化碳溶液褪色，则不会有烷烃，排除A选项；若都是烯烃，则燃烧后生成等体积的二氧化碳和水蒸气，排除B选项；若都是炔烃，燃烧后得到3.6体积的二氧化碳，同时会生成2.6体积的水蒸气，排除D选项；综合考虑C选项正确。

 

根据题意容易求出平均分子式为C_3.6H₆，判断知烯烃的分子中碳原子数应小于3.6，分子式为C₃H₆，炔烃的分子中碳原子数应大于3.6，分子式为C₄H₆。利用十字相乘法：

 

 

 

即：V(C₃H₆) :V(C₄H₆)＝2:3

 

答案：（1）C  理由见解析  （2）C₃H₆ 和C₄H₆   V(C₃H₆) :V(C₄H₆)＝2:3