烃及衍生物的燃烧规律和应用，本文主要内容关键词为：衍生物论文,规律论文，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。
烃及其含氧衍生物的燃烧反应是历届高考化学试题中的常客，也是高考化学的重点和热点内容之一，主要涉及燃烧时对耗氧量、生成物的量及分子式的有关计算。由于烃及其衍生物燃烧的化学方程式是绝大多数考生所熟悉和掌握，所以在高考中对有关知识的考查不是主要目的，意在以烃及其衍生物在氧气中的燃烧为依托，着重考查考生思维的敏捷性和严密性，因此有必要总结烃及其衍生物的燃烧规律，并灵活地掌握和应用它们，提高复习效率。
一、烃及含氧衍生物的燃烧规律
设一定体积的烃（C[，n]H[，m]）或烃的含氧衍生物（C[，n]H[，m]·xH[，2]O）在足量O[，2]中燃烧后，恢复到原来的状态，燃烧前后气体总体积的变化量为△v。
（一）、耗氧量与生成物的量：
规律一：等物质的量的烃或烃的含氧衍生物完全燃烧时，其耗氧量由(n+m/4)决定[v[，o[，2]]=（n+m/4）v[，有]]生成的CO[，2]量由n值决定，生成的水量由(m+2x)值决定。
规律二：等物质的量的烃或其含氧衍生物完全燃烧时，不论是纯净物或混合物（各组分以何种比例混合），只要其“残留烃”部分的化学式相同，其耗氧量相同。
规律三：等质量的烃完全燃烧时，m/n（氢碳原子个数比）值越大，耗氧量越大，生成的CO[，2]量越小，生成的H[，2]O量越大，反之亦反。
（二）、烃完全燃烧时气体体积变化与分子式的关系：
1.当生成气态水时
则有规律八：烃完全燃烧后气体体积一定减小，且△V/V[，烃]=（m/4）+1。
规律九：不论生成何种状态的水，完全燃烧前后的气体体积变化量由烃分子中的氢原子数(m)决定，与分子中的碳原子数无关。
二、例题选析
〔例1〕120C°时，1体积某烃和3体积O[，2]混合，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，体积不变，则该烃化学式中所含碳原子数不可能是（）。
(A)1(B)2(C)3(D)4
〔析解〕 本题与MCE96-23极相似，可以有多种解法。在解答过程中要注意①3体积O[，2]可能恰好完全反应也可能有剩余，但1体积烃必完全燃烧；②反应前后气体体积不变，故应用上述规律速解。
因反应温度始终为120C°，且烃完全燃烧前后气体体积不变，则由规律五知烃分子中氢原子数m=4，其耗氧量必满足规律一，即
(n+m/4)×1≤3
∴n≤2
故本题答案为(C、D)。
〔例2〕等质量的有机物A（化学式为C[，n]H[，2n]O）和B（化学式为C[，m]H[，2m]O）完全燃烧时，耗氧量相等，则n和m的关系为（）。
(A)大于 (B)小于
(C)等于 (D)不能确定
〔析解〕 本题主要考查有机物完全燃烧时的耗氧量关系。解答的关键是对A、B的分子式做变形处理后利用规律二列式比较。
设各取a克A和B，A与B的分子式可变形为C[，n]H[，n-2]·H[，2]O和C[，m]H[，2m-4]·2H[，2]O，有
（a/14n+16）（n+（2n-2/4））
=（a/14M+32）（m+（2m-4/4））
∴m=2n
即 n＜m，故本题答案为(B)。
〔例3〕 在相同条件下，完全燃烧等质量的下列各种烃，其中耗氧量最大的是（）
(A)C[，2]H[，6] (B)C[，3]H[，6]
(C)C[，3]H[，8] (D)C[，4]H[，6]
〔析解〕 本题应利用规律三速解，在各选项中只有A中氢碳原子个数比最大，故答案为(A)。
〔例4〕 常温常压下，5mL某气态径与25mL过量O[，2]混合后点燃，充分反应后恢复到原状况下，测得气体体积仍为17.5mL，则该烃的分子式不可能为（）
(A)C[，4]H[，6] (B)C[，3]H[，8]
(C)C[，3]H[，6] (D)C[，2]H[，6]
〔析解〕 在解答本题的过程中要注意题设条件为“常温常压”及反应前后气体体积数不等，应用规律八先确定出烃分子（C[，n]H[，m]）中的氢原子数后，再利用规律一找出可能的分子式，迅速筛选出不符合题意的选项。
由规律八、九有：
（25+5）-17.5/5=1+(m/4)
∴m=6
由规律一有5×(n+(m/4)≤25
∴n≤3.5
故本题答案为(A、B)。
〔例5〕 常温常压下，amL三种气态烃组成的混合气体在足量O[,2]中充分燃烧后，恢复到原来状况时，气体体积共缩小2amL，则三种烃可能是（）
(A)CH[,4] C[,2]H[,2] C[,3]H[,4]
(B)C[,2]H[,6] C[,3]H[,6] C[,4]H[,8]
(C)CH[,4] C[,2]H[,6] C[,3]H[,8]
(D)C[,2]H[,4] C[,2]H[,2] C[,2]H[,6]
〔析解〕 本题是混合烃燃烧的有关计算。因在常温常压下反应后气体体积数要减小，所以可以利用规律八先确定出混烃的平均分子组成（设为C[,n]H[,m]）中的氢原子数，再结合平均值概念分析推理出合理的答案。
由规律八有(1+(m/4))a=2a
得m=4，分析各选项知选项(D)符合题目要求，即本题答案为(D)。
〔例6〕 5L甲烷和乙烷组成的混合气体在20LO[,2]中完全燃烧，所得产物经足量浓H[,2]SO[,4]处理后得到14.5L气体（气体体积均在相同条件下测得），求原混合气体中各组分的体积。
〔析解〕 虽然不清楚反应前后的状态，但生成的水均被浓H[,2]SO[,4]吸收，所以可以用极限法按规律八计算出5L纯气体完全燃烧时造成的气体体积减少，燃后利用十字交叉法计算出混烃中CH[,4]和C[,2]H[,6]的体积比，从而得出答案。
由规律八知5L纯气态烃完全燃烧时造成的气体体积变化为：
CH[,4]：5×((4/4)+1)=10(L)
C[,2]H[,6]：5×((6/4)+1)=12.5(L)
而混合烃反应前后的气体体积差为:
(20+5)-14.5=10.5(L)
∴ V[,CH[,4]]=(4/5)×5=4(L)
V[,C[,2]H[,5]]=5-4=1(L)
三、巩固练习
1.在常温常压下，取下列五种气态烃各1mol，分别在足量氧气中燃烧，消耗氧气最多的是（）
(A)甲烷 (B)乙烷 (C)乙烯
(D)乙炔 (E)丙烷
2.10mL某气态烃在50mLO[,2]里充分燃烧，得到液态水和体积为35mL的混合气体（气体体积都在同温同压下测定），则该气态烃可能是（）
(A)甲烷 (B)乙烷
(C)丙烷 (D)丙烯
3.燃烧下列混合气体，所产生的二氧化碳的量一定小于燃烧同质量的丙烯所产生的二氧化碳的是（）
(A)乙烯丙烷(B)乙炔乙烯
(C)乙炔丙烷(D)乙烯丙烯
(E)乙烷环丙烷
4.1体积某有机物的蒸气完全燃烧时需2体积O[,2]，同时产生2体积CO[,2]（同温同压下），则该有机物可能是（）
(A)乙烯 (B)甲酸甲酯
(C)丙二酸(D)乙酸
5.将HOOCCH=CHCOOH蒸气、乙烯气体、酒精蒸气在相同条件下按3:1:2的体积比混合后，取出1L完全燃烧，至少需要同条件下氧气的体积为（）。
(A)3L (B)4L
(C)5L (D)6L
6.下列各组物质中，分别取等物质的量在足量O[,2]中充分燃烧，耗氧量不同的是（）
(A)乙炔和乙醛 (B)乙酸和乙醇
(C)乙烯和乙醇 (D)乙烷和甲酸乙酯
7.通常状况下，2L甲烷与另一种气态烃组成的混合气体完全燃烧时，需相同状况下的氧气8.5L。若该混合气体对H[,2]相对密度为18.5，则混合气中的另一种气态烃是（）
(A)C[,3]H[,6](B)C[,4]H[,8]
(C)C[,4]H[,10](D)C[,5]H[,10]
8.两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.16molCO[,2]和3.6g水，下列说法中正确的是（）。
(A)混合气体中一定有甲烷
(B)混合气体中一定是甲烷和乙烯
(C)混合气体中一定没有乙烷
(D)混合气体中一定有乙炔
9.下列各组混合物，其总物质的量均为xmol，当组内各物质的量以任意比混合，完全燃烧时，消耗氧气的量不变的是（）
(A)甲烷、甲醇 (B)乙烯、苯
(C)乙烯、环丙烷(D)乙醇、丙烯酸
10.将某气态烃与过量O[,2]充入容积为24L的密闭容器中，点火爆炸后收集到0.9g水，容器内压强为4.04×10[5]Pa(0℃)，在定温下除去CO[，2]后容器内压强为3.03×10[5]Pa，则该烃可能是（）。
(A)C[,2]H[,2] (B)C[,2]H[,4]
(C)C[,2]H[,6] (D)CH[,4]
11.常温常压下，某气态烃和O[,2]的混合气体nL完全燃烧后，通过浓硫酸，再恢复到原来的温度和压强时，气体的体积变为原来的一半。若该烃在反应后无剩余，则该烃可能是（）
(A)C[,2]H[,4] (B)C[,2]H[,6]
(C)C[,3]H[,6] (D)C[,4]H[,6]
12.等物质的量的戍烷、苯和苯酚完全燃烧需要氧气的物质的量依次为X、Y、Zmol，则X、Y、Z的关系是（）
(A)X＞Y＞Z (B)Y＞Z＞X
(C)Z＞Y＞X (D)Y＞X＞Z
13.请写在六种你学过的有机化合物的结构简式，这些化合物燃烧后产生的CO[,2]和H[,2]O（气）的体积比符合下列比值（各写三种）：
(1)V[,CO[,2]]/V[,H[,2]O(气)]=2的有＿＿、＿＿、＿＿。
(2)V[,CO[,2]]/V[,H[,2]O(气)]=0.5的有＿＿、＿＿、＿＿。
14.常温下，一种烷烃A和一种单烯烃B组成的混合气体，A或B分子最多只含有4个碳原子，且B分子的碳原子数比A分子的多。
(1)徒_1升该混合物气体充分燃烧，在同温同压下得到2.5升CO[，2]气体。试推断原混合气体中A和B所有可能的组合及其体积比，并将结果填入下表：
(2)120C°时取1L该混合气体与9LO[，2]混合，充分燃烧后，当恢复到120C°和燃烧前的压强时，体积增大6.25%，试通过计算确定A和B的分子式。
15.有机化合物A、B分子式不同，它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混合，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。那么A、B组成必须满足的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
若A是甲烷，则符合上述条件的化合物B中分子量最小的是（写分子式）＿＿＿，并写出分子量最小的含有甲基的B的两种同分异的体的结构简式＿＿、＿＿
16.中学化学中，某些常见液体或固体有机物在足量氧气中充分燃烧后只生成CO[，2]和H[，2]O，恢复到室温，燃烧所消耗的O[，2]的物质的量与燃烧后生成气体的物质的量相等。这些有机物的分子组成必须满足的条件是＿＿。写出中学化学中符合该条件的三种有机化合物的名称＿＿。
17.有机物和氧气燃烧时，其中的碳、氢原子个数与耗氧的量及生成的水量都有一定的关系。
(1)等物质的量的同碳原子数的烯烃与饱和一元醇分别充分燃烧时，消耗氧的量相同。等物质的量的同氢原子数的烷烃与饱和一元＿＿（填“醇”、“醛”或“羧酸或酯”）分别充分燃烧时，消耗氧的量相同。
(2)下列各组中的两种物质不论以何种比例混合，只要总质量不变，完全燃烧后生成的水的质量都相同，但既不是同系物又不是同分异构体的是＿＿（填序号）。
(A)乙烯和丁烯(B)甲酸甲酯和葡萄糖
(C)丙醛和丙酮(D)甲苯和甘油
18.只含碳、氢、氧的有机物，为便于研究其完全燃烧时，反应物、生成物与所需氧气量的关系，可用通式（C[，x]H[，y]）[，m]（H[，2]O）[，n]或（C[，x]O[，y]）[，m]（H[，2]O）[，n]（m、n、x、y为整数）表示。例如CH[，3]OH、C[，2]H[，5]OH、C[，3]H[，7]OH等物质可用通式（CH[，2]）[，m]（H[，2]O）[，n]表示，它们的m分别为1、2、3，n均为1。它们燃烧时所需O[，2]和生的CO[，2]的体积比为3:2。
(1)现有一类只含C、H、O的有机物，它们燃烧时消耗的氧气和生成的CO[，2]的体积比为5:4。则①符合上述要求的该类化合物的最简化的分子通式为＿＿＿；②这类化合物中分子量最小的物质的结构简式为＿＿＿；③这类化合物中生成的CO[，2]与生成的水的物质的量之比1:1为，且能水解的物质的分子式为＿＿＿，它能发生水解的同分异构体有＿＿种。
(2)若某类有机物可用通式
（C[，x]H[，y]）[，m]（H[，2]O）[，n]表示，则在相同条件下该类有机物完全燃烧时消耗O[，2]的体积V[，1]与生成CO[，2]的体积V[，2]必须满足的条件是（同体积单位）＿＿。
(3)现有一种有机物完全燃烧时，消耗O[，2]和生成的CO[，2]的体积为3:4，它具有两个羧基，其余的碳原子结合的原子或原子团都相同。取0.2625g该化合物恰好能与0.10mol/L的NaOH溶液25.0mL完全中和，则该化合物的分子式是＿＿，结构简式为＿＿。
19乙烯、乙醇等分别完全燃烧时，消耗O[，2]和生成CO[，2]的物质的量之比都是3:2。若它们的分子通式写成（CH[，2]）[，m]（CO[，2]）[，n]（H[，2]O）[，p]时，当m、n、p符合一定关系时成立，可推导其它化合物。现有甲酸、乙醛酸(OHC-COOH)等有机物，若使它们分别燃烧，其消耗O[，2]和生成CO[，2]的物质的量之比为1:2。
(1)若用上述氧化物形式表示，分别完全燃烧所消耗O[，2]和生成CO[，2]的物质的量之比为1:2时，则其分子式必须满足的分子通式为＿＿＿。
(2)符合上述条件(1)的无机物名称是＿＿＿。
(3)若符合分子通式
（CH[，2]）[，m]（CO[，2]）[，n]（H[，2]O）[，p]的有机物，燃烧生成CO[，2]和消耗O[，2]的体积比为4:3时，则m、n、p必须满足的条件是＿＿＿。
20常温常压下，将丙炔和氧气的混合气体aL点燃，反应后生成物为CO[，2]和水，恢复到起始状况下，混合气体体积变为bL，试讨论原混合气体中丙炔和氧气的体积为多少L？
参考答案：1.E2.BD3.AE4.BD5.A6.B7.C8.AC9.D10.A11.AB12.A
13.(1)CH=CH
(2)CH[,4]
14.(1) ① C[，3]H[，6] 1:3
②C[，4]H[，8] 1:1 ③C[，3]H[，6] 1:1
④C[，4]H[，8] 3:1 (2) (A)
(B)C[，4]H[，8]
15.A、B的分子式中氧原子数相同，且相差n个碳原子时，同时相差2n个氧原子(n为正整数)；CH[，3]COOH
16.该有机物分子中氢氧原子个数比为2：1，且与分子中碳原子数无关；甲醛、乙酸、甲酸甲酯.
17.(1)羧酸或酯 (2) BD
18.
