Question

9．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，將1L由CO和某氣態(tài)烷烴組成的混合氣體與9L氧氣混合點(diǎn)燃，充分燃燒后，壓強(qiáng)不變．溫度為409.5K時(shí)，反應(yīng)后氣體的體積為15L．試求該烷烴的化學(xué)式及該烷烴在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

分析 將反應(yīng)后15L氣體（此時(shí)生成的H₂0在100℃以上為氣態(tài)）換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，壓強(qiáng)一定時(shí)：$\frac{{V}_{0}}{{T}_{0}}=\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$，所以V₀=$\frac{273}{409.5}$×15=10L，因此表明反應(yīng)前后氣體總體積不變，設(shè)烷烴分子式為C_nH_2n+2，體積為xL，則CO體積為（1-x）L.2CO+O=2CO2△V（減少）
   2     1    2     1
（1-x）             $\frac{1-x}{2}$
C_nH_2n+2+$\frac{3n+1}{2}$O₂→nCO₂+（n+1）H₂O△V
 1      $\frac{3n+1}{2}$       n    n+l     $\frac{n-1}{2}$
 x                              $\frac{（n-1）x}{2}$
依題意$\frac{1-x}{2}$=$\frac{（n-1）x}{2}$（x＜1）
x=$\frac{1}{n}$
由此分析討論解答．

解答 解：將反應(yīng)后15L氣體（此時(shí)生成的H₂0在100℃以上為氣態(tài)）換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，壓強(qiáng)一定時(shí)：$\frac{{V}_{0}}{{T}_{0}}=\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$，所以V₀=$\frac{273}{409.5}$×15=10L，因此表明反應(yīng)前后氣體總體積不變，設(shè)烷烴分子式為C_nH_2n+2，體積為xL，則CO體積為（1-x）L.2CO+O=2CO2△V（減少）
   2     1    2     1
（1-x）             $\frac{1-x}{2}$
C_nH_2n+2+$\frac{3n+1}{2}$O₂→nCO₂+（n+1）H₂O△V
 1      $\frac{3n+1}{2}$       n    n+l     $\frac{n-1}{2}$
 x                              $\frac{（n-1）x}{2}$
依題意$\frac{1-x}{2}$=$\frac{（n-1）x}{2}$（x＜1）
x=$\frac{1}{n}$
由此討論：又烷烴在常溫下為氣態(tài)，所以n≤4，則
當(dāng)n=1時(shí)，x=1，不合理；
當(dāng)n=2時(shí)，x=$\frac{1}{2}$，合理，此時(shí)烷烴的化學(xué)式為C₂H₆，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)50%；
當(dāng)n=3時(shí)，x=$\frac{1}{3}$合理，此時(shí)烷烴的化學(xué)式為C₃H₈，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)33.3%；
當(dāng)n=4時(shí)，x=$\frac{1}{4}$，合理，此時(shí)烷烴的化學(xué)式為C₄H₁₀，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)25%；答：①烷烴的化學(xué)式為C₂H₆，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)50%； ②烷烴的化學(xué)式為C₃H₈，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)33.3%； ③烷烴的化學(xué)式為C₄H₁₀，在原混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)25%．

點(diǎn)評 本題考查混合物的計(jì)算以及有機(jī)物分子式的確定，本題的關(guān)鍵是將溫度為409.5K時(shí)，反應(yīng)后氣體的體積為15L轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，然后分析討論，題目有一定的難度．