有机物燃烧问题的解题策略,本文主要内容关键词为:有机物论文,策略论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
有机物燃烧试题是高中有机化学计算中的考点、热点、难点之一。如何迅速而准确地解答此类试题?笔者认为应做到五个“明确”。
一、明确烃类含碳质量分数的变化规律
各种烃类含碳的质量分数各不相同,熟悉和掌握烃类含碳的质量分数是解决烃类燃烧问题的首要策略。
解析:不难看出本题要求C%的大小顺序。不同类烃C%的大小顺序为:炔烃>烯烃>烷烃;在同类烃中,烷烃类含碳量随碳原子数增大而增大.所以,答案为:E>B>C>D>A。
二、明确有机物燃烧产生CO[,2]和H[,2]O的物质的量的大小规律
(设:有机物分子式为C[,x]H[,y]O[,z],以下同)
有机物燃烧的产物一般为CO[,2]和H[,2]O,因而从燃烧产物结果逆向思考也是解决烃类燃烧试题的有效策略。
1.若水蒸气体积比CO[,2]体积多1,则y=2x+2,为烷烃或饱和醇、醚等。
2.若水蒸气体积与CO[,2]体积相等,则y=2x,为烯烃或环烷烃、饱和一元醛、酸、酯等
3.若水蒸气体积比CO[,2]体积少1,则y=2x-2,为炔烃或二烯烃等。
4.若水蒸气体积比CO[,2]体积少3,则y=2x-6,为苯或苯的同系物
例2 请写出六种你学过的有机化合物结构简式,这些化合物燃烧后产生的CO[,2]和H[,2]O(气)的体积比符合如下比值。(各写三种)
三、明确气态烃完全燃烧前后体积变化的规律
烃类燃烧时,反应前后气体的体积发生变化,因而可由体积的变化从侧面推导化学式的组成,能起到事半功倍的效果。
∴当y>4时,体积增大;
当y=4时,体积不变;
当y<4时,体积缩小。
可见,反应前后体积变化与c原子数无关,只与H原子数有关。
例3 两种气态烃以任意比例混合,在105℃时,1L该混合烃与9LO[,2]混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃中不符合此条件的是
解析:条件t>100℃,反应前后体积都为10L,即等体积反应,可把问题简化为H原子平均数为4,选项A、C两物质所含H原子数都为4,则符合。选项D,C[,2]H[,2]与C[,3]H[,6]混合时平均H原子数可能为4,但两者必须以物质的量之比为1∶1混合才符合,而题目要求以任意比混合,则D不符合选项B中CH[,4]与C[,3]H[,6]混合时,H原子数总大于4。所以答案为:B和D。
例4 120℃时,1体积某烃和4体积O[,2]混和,完全燃烧后恢复到原来的温度和压强,体积不变,该烃分子式中所含的碳原子数不可能是
A.1B.2C.3D.4
解析:初看本题,只要求H平均数为4,与C原子数无关,以上答案皆可能,但仔细审题,充分挖掘条件,烃完全燃烧,需氧气充足。
则解题过程为:(设该烃为C[,x]H[,y])
即C原子数只能为自然数1,2,3。
答案选D。
四、明确不同有机物耗氧量大小规律
比较有机物燃烧耗氧量的多少,此类题型大致分两类:
第一类,已知“物质的量”相同时,根据化学式C[,x]H[,y]O[,z]确定耗O[,2]量的大小。
第二类,已知“质量”相同时,因等质量的C和H耗氧量前者小于后者,所以,对烃而言,可将烃C[,x]H[,y]变形为CH[,y/x],耗氧量大小与y/x成正比。因而,从耗氧的相关因素下手是解决此类燃烧试题的可行策略。
例5 现有①乙烷②丙烯③丁炔④甲烷⑤已烯⑥戊炔,当这六种烃质量相同时,则耗O[,2]大小顺序为____。
答案:④>①>②=⑤>⑥>③
五、明确有机混合物燃烧的几个等量的规律
有机物燃烧过程中,若已知反应物、产物多个“等量”时,以这多个“等量”为中心,总体把握试题,即是解决这类问题的一个整体策略。
1.混合物总质量一定
(1)混合物总质量为一恒值,生成的CO[,2]为一恒值,分析混合物组成,则要求各组分有机物的C%相等,可能出现的情况有:
①最简式相同,如C[,2]H[,2]与C[,6]H[,6],HCHO与CH[,3]COOH,符合通式C[,n]H[,n]的物质。
②最简式不同,如CH[,4]与C[,10]H[,8]O[,2]。
此类物质的特征是,C%不变,将H质量与O质量进行等量代换,即16H~O。
(2)混合物总质量为一恒值,生成的H[,2]O为一恒值,分析混合物组成,则要求各组分的有机物H%相等。
(3)混合物总质量为一恒值,耗O[,2]量为一恒值,分析混合物组成,则要求C%、H%同时相同,即有机物最简式相同。(仅适用于含C、H元素或含C、H、O和其他在燃烧时不生成含氧化合物的元素的物质)
2.混合物总物质的量一定
(1)混合物总物质的量一定时,生成的CO[,2]为一恒值,分析混合物组成,则要求各组分化学式中C原子数相同,如C[,2]H[,4]和C[,2]H[,6]。
(2)混合物总物质的量一定时,生成的H[,2]O为一恒值,分析混合物组成,则要求各组分化学式中H原子数相同,如C[,2]H[,6]、C[,3]H[,6]、C[,3]H[,6]O。
(3)混合物总物质的量一定时,耗O[,2]量为一恒值,分析混合物组成,则要求各组分耗O[,2]量相同,如C[,x]H[,y]和C[,x]H[,y](H[,2]O)[,m](CO[,2])[,n],不难看出两者耗氧量相等。
若试题中出现多种条件,上述规律应综合使用。
例6 A、B两种有机物组成的混合物,当混合物的质量相等时,无论A、B以任何比例混合,完全燃烧产生CO[,2]的量均相等。
(1)符合这一组合的条件可能有();
(2)一定符合上述组合条件的有()。
①同分异构体 ②同系物 ③具有相同的最简式 ④含碳元素的质量百分组成相等
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②③④
解析:可分析为C%相等,组合为:①②③④,其中②同系物中,若为烯烃类或环烷烃(C[,n]H[,2n])类时,C%不变,若为其他烃类时,C%为一变化量,因此一定符合的组合为①③④。
答案为:(1)D;(2)C。
例7 有机物X、Y的分子式不同,它们可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种,若将X、Y不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时所消耗的氧气和生成的二氧化碳的物质的量也不变,那么X、Y的组成必须满足的条件是____。若X是乙醛、则符合上述条件的化合物Y(链状,均无—CH[,3])的结构简式为____或____。
解析:由题意知:总物质的量、生成CO[,2]的量分别相等,则物质含C原子数相等,耗O[,2]相等时,则符合通式C[,m](H[,2]O)[,n],答案:具备相同C原子数,化学式之间相差若干个H[,2]O。
从上述各个例题我们可以看出,解决有机物燃烧试题的途径是多方面的。只要我们平时能善于总结、勤于归纳,针对各类不同试题,运用恰当的解题策略,各类有机物燃烧的问题也就迎刃而解了。