Question

1．完全燃燒標準狀況下某氣態(tài)烷烴和氣態(tài)烯烴的混合物2.24L，生成二氧化碳6.6g，水4.05g，求該混合氣的成分和各成分的體積分數(shù)．

Answer 1

分析 根據n=$\frac{m}{M}$計算4.05g水和6.6gCO₂的物質的量，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算混合烴的物質的量，然后根據H原子、C原子守恒計算混合物的平均分子組成．

解答 解：標準狀況下2.24L混合烴的物質的量為：n=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
4.05g水的物質的量為：n（H₂O）=$\frac{4.05g}{18g/mol}$=0.225mol，平均分子式中含有的H原子數(shù)目為：$\frac{0.225mol×2}{0.1mol}$=4.5，
6.6gCO₂的物質的量為：n=$\frac{6.6g}{44g/mol}$=0.15mol，平均分子式中含有的C原子數(shù)目為：$\frac{0.15mol}{0.1mol}$=1.5，
則該混合烴的平均分子式為：C_1.5H_4.5，
根據平均C原子數(shù)可知，烴中碳原子數(shù)小于1的只有甲烷，則該烴中一定含有CH₄，甲烷分子中含有4個H原子，而平均分子式中H原子數(shù)為4.5，另一烴的分子中H原子數(shù)目大于4，則丙烯C₃H₆、C₄H₈符合要求，5個C的烯烴在標況下不是氣體，用十字交叉法可排除CH₄和C₄H₈這種組合是不可能的，如圖：
，，
只有CH₄和C₃H₆組成符合要求，設CH₄的物質的量為amol，C₃H₆的物質的量為bmol，則CH₄中的碳原子的物質的量為amol，氫原子的物質的量為4amol，C₃H₆中碳原子的物質的量為3bmol，氫原子的物質的量為6bmol，
根據原子守恒：a+3b=0.15mol①，4a+6b=0.45mol②，解得a=0.075mol，b=0.025mol，氣體體積分數(shù)等于物質的量分數(shù)，CH₄占75%，C₃H₆占25%；
答：該混合氣的成分有CH₄和C₃H₆，CH₄占75%，C₃H₆占25%．

點評 本題考查有機物分子的判斷，題目難度中等，解題關鍵是掌握利用平均分子組成判斷烴的組成的方法，常用方法有：平均碳法、平均氫法、平均碳氫分子式法、平均式量法，在計算CH₄和C₃H₆的體積分數(shù)時，用十字交叉法比較簡單，在排除CH₄和C₄H₈這種組合時已經用到．