Question

某鏈烴（C_nH_m）屬烷烴、烯烴或炔烴中的一種，使若干克該烴在足量的氧氣中完全燃燒，生成x升二氧化碳和1升水蒸氣（120℃，101.3KPa），試討論：如何根據(jù)x的不同取值范圍來確定該烴所屬類型及其分子內(nèi)所含碳原子數(shù)n的值（n用x的表達式或?qū)嶋H數(shù)值表示）．

Answer 1

考點：有關(guān)有機物分子式確定的計算

專題：烴及其衍生物的燃燒規(guī)律

分析：先根據(jù)該烴完全燃燒生成的二氧化碳和水的體積找出二者的物質(zhì)的量關(guān)系，然后分別根據(jù)烷烴、烯烴、炔烴的通式進行討論得出x的不同取值范圍與該烴所屬類型的關(guān)系，并計算出相應(yīng)烴分子內(nèi)所含碳原子數(shù)n的值．

解答： 解：相同條件下二氧化碳與水的體積比等于物質(zhì)的量之比，則該烴完全燃燒生成二氧化碳和水的物質(zhì)的量之比為：x：1，根據(jù)C、H原子守恒，該烴中碳氫原子數(shù)之比為：n：m=x：（1×2）=x：2，整理可得：m=

2

x

n，
烷烴的通式為C_nH_2n+2，即當(dāng)m=2n+2時，該烴為烷烴，則m=

2

x

n=2n+2，整理可得：x=

n

n+1

=

1

1+ 1 n

，n越大，x值大，烷烴中n≥1，則當(dāng)n=1時，x有最小值，最小值為：x=

1

1+1

=

1

2

，當(dāng)n=+∞時，

1

n

≈0，x有最大值，則x＜1，所以：當(dāng)

1

2

≤x＜1時，該烴為烷烴（C_nH_2n+2），n=

x

1-x

；
根據(jù)烯烴的通式C_nH_2n可知，烯烴分子中m=2n=

2

x

n，解得：x=1，即：當(dāng)x=1時該烴為烯烴，烯烴分子中至少含有2個C，則n≥2；
根據(jù)炔烴的通式C_nH_2n-2可知，m=

2

x

n=2n-2，整理得：x=

n

n-1

=

1

1- 1 n

，n值越大，則x值小，炔烴中碳原子數(shù)n≥2，則x的最大值為：x=

1

1- 1 2

=2，即：x≤2，當(dāng)n=+∞時，

1

n

≈0，x有最小值，最小值為1，則x的取值范圍為：1＜x≤2，此時n=

x

x-1

，
答：x的不同取值范圍與該烴所屬類型及其分子內(nèi)所含碳原子數(shù)n的值為：
（1）當(dāng)

1

2

≤x＜1時，該烴為烷烴（C_nH_2n+2），n=

x

1-x

；

（2）當(dāng)x=1時，該烴為烯烴（C_nH_2n），n≥2；
（3）當(dāng)1＜x≤2時，該烴為炔烴（C_nH_2n-2），n=

x

x-1

．

點評：本題考查了烴燃燒通式的計算，題目難度中等，注意掌握烷烴、烯烴、炔烴的分子組成特點，明確烴的燃燒通式，并根據(jù)燃燒通式進行簡單的化學(xué)計算．