Question

石油裂化可得到汽油和石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料．A是石油裂化產(chǎn)物樣品．
（1）A是一種烷烴，相對(duì)分子質(zhì)量為114，則A的分子式為

 

．
假設(shè)汽油的成分就是A，空氣中氧氣的體積占五分之一，汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)中A與空氣混合，用電火花不斷引爆，燃燒產(chǎn)物全是氣體．
空氣與A的體積比為a，為使A充分燃燒，a的最小值為

 

．
若a值偏小，則汽車(chē)尾氣中增多的污染氣體的化學(xué)式為

 

，當(dāng)a值減小10%時(shí)，尾氣中產(chǎn)生該污染氣體的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
若a值偏大，汽車(chē)尾氣中增多的污染氣體總稱(chēng)為

 

．
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測(cè)得其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.478g/L，使該混合氣體在加熱的條件下通過(guò)鎳催化劑并充分反應(yīng)，再冷卻到標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)其密度為1.062g/L，試求出B中各氣體的體積分?jǐn)?shù)．

Answer 1

考點(diǎn)：有機(jī)物的推斷,有關(guān)有機(jī)物分子式確定的計(jì)算

專(zhuān)題：有機(jī)物分子組成通式的應(yīng)用規(guī)律

分析：（1）根據(jù)烷烴通式C_nH_2n+2可得，烷烴的相對(duì)分子量為：14n+2=114進(jìn)行計(jì)算；
根據(jù)方程式計(jì)算出辛烷與氧氣恰好反應(yīng)時(shí)，辛烷與空氣的體積比；
若a值偏小，氧氣不足，會(huì)產(chǎn)生CO有毒氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒判斷系數(shù)書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式在進(jìn)行計(jì)算；
若a值偏大，氧氣過(guò)量，會(huì)產(chǎn)生NO、NO₂等氮的氧化物；
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測(cè)得其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.478g/L，則平均分子質(zhì)量=0.478×22.4=10.7；使該混合氣體在加熱的條件下通過(guò)鎳催化劑并充分反應(yīng)，再冷卻到標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)其密度為1.062g/L，則平均分子質(zhì)量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相對(duì)分子量還小，說(shuō)明反應(yīng)后氫氣還過(guò)量，所以反應(yīng)后混合氣體由C₂H₆和H₂組成，根據(jù)反應(yīng)C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆ 化學(xué)反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答： 解：（1）烷烴通式C_nH_2n+2可得，烷烴的相對(duì)分子量為：14n+2=114，解得n=8，所以分子式為：C₈H₁₈；
a值的推算依據(jù)：A為C₈H₁₈，為辛烷，則辛烷完全燃燒2C₈H₁₈+25O₂

點(diǎn)燃

16CO₂+18H₂O，則

V(C 8H 18)

1 5 V(空氣)

=

2

25

，所以，a=

V(空氣)

V(C 8H 18)

=

5×25

2

=62.5；
若a值偏小，空氣與A的體積比＜a時(shí)，氧氣不足，除生成CO₂和H₂O外，還會(huì)產(chǎn)生CO有毒氣體，污染大氣．設(shè)當(dāng)燃燒1mol辛烷該污染氣體含x molCO時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒，
反應(yīng)方程式為C₈H₁₈+

1

2

（25-x）O₂

點(diǎn)燃

xCO+（8-x）CO₂+9H₂O，根據(jù)以上計(jì)算當(dāng)完全燃燒1mol辛烷時(shí)，消耗空氣為62.5mol，當(dāng)a值減小10%時(shí)，只消耗空氣為62.5×90%=56.25mol，則氧氣為56.25×

1

5

=11.25，即

1

2

（25-x）=11.25，解得x=2.5，所以該污染氣體的體積分?jǐn)?shù)為

2.5

8

×100%=31.25%；
若a值偏大，氧氣過(guò)量，在放電條件下，發(fā)生反應(yīng)N₂+O₂

放電  .

2NO，2NO+O₂═2NO₂，會(huì)產(chǎn)生NO、NO₂有毒氣體，污染大氣；
故答案為：C₈H₁₈；62.5；CO；31.25%；氮的氧化物；
（2）B為乙烯、乙炔和氫氣的混合氣體，測(cè)得其在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.478g/L，則平均分子質(zhì)量=0.478×22.4=10.7；使該混合氣體在加熱的條件下通過(guò)鎳催化劑并充分反應(yīng)，再冷卻到標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)其密度為1.062g/L，則平均分子質(zhì)量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相對(duì)分子量還小，說(shuō)明反應(yīng)氫氣還過(guò)量，所以反應(yīng)后混合氣體由C₂H₆和H₂組成，根據(jù)反應(yīng)C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆
設(shè)反應(yīng)后H₂的體積分?jǐn)?shù)為x，則C₂H₆的體積分?jǐn)?shù)為（1-x）．依題意：
2x+30×（1-x）=23.8，解得x=0.221．
又設(shè)反應(yīng)前混合氣體體積是YL，則同溫、同壓下反應(yīng)后的氣體體積為：0.478Y÷1.062=0.45YL．
反應(yīng)后，H₂的體積為0.45Y×0.221=0.1YL，C₂H₆的體積為0.35Y L．
再設(shè)反應(yīng)前混合氣體中C₂H₄、C₂H₂、H₂分別為aL、bL、cL，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，有

a+b+c=Y a+b=0.35Y c-a-2b=0.1Y

解得a=0.15Y；b=0.2Y；c=0.65Y；
所以原混合氣體中，C₂H₄、C₂H₂、H₂的體積分?jǐn)?shù)分別為

0.15Y

Y

×100%=15%、

0.2Y

Y

×100%=20%、

0.65Y

Y

×100%=65%；答：C₂H₄、C₂H₂、H₂的體積分?jǐn)?shù)分別為

0.15Y

Y

×100%=15%、

0.2Y

Y

×100%=20%、

0.65Y

Y

×100%=65%；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了有關(guān)烴的分子式、燃燒的相關(guān)計(jì)算以及氣體體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算，難度較大，關(guān)鍵在于找出辛烷與氧氣恰好反應(yīng)時(shí)，辛烷與空氣的體積比和利用好標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度是解答（2）的關(guān)鍵．