有關(guān)烴燃燒的規(guī)律

1、有關(guān)烴燃燒的規(guī)律巧解含烴的混合氣體計算題、甲烷、乙烯、乙炔的燃燒對比:1.燃燒時的火焰亮度、煙量對比甲烷乙烯乙炔含碳量75%85. 7%92. 3%明亮度不明亮較明亮最明亮煙量無煙稍有黑煙有濃煙由烷、烯、炔的通式，知其 W( C)依次增大，故燃燒時分別產(chǎn)生無 黑煙、有黑煙、濃煙等現(xiàn)象， W( C)越大黑煙越多。此性質(zhì)也可用于典 型物質(zhì)的鑒別。2. 等物質(zhì)的量的三者完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯，但火焰溫度最高的卻是乙炔，氧炔焰的溫度可高達3000 C以上。二、烷烯炔各類烴含碳(或氫)質(zhì)量分數(shù)的變化規(guī)律：1 .烷烴：CnH2n + 2 (n 1)W ( C) =12n/ (14n+2 )x 10

2、0% 隨n的增大，烷烴 W (C)逐漸增大， 但永遠小于85. 7%。甲烷是烷烴中 W ( H )最高的。2 .烯烴(或環(huán)烷烴):CnH2n (n 2)W ( C) =12n/14n X 100%=85 . 7%即烯烴的 W (C)是固定不變的。3. 炔烴(或二烯烴):CnH2n-2 (n2)W ( C) =12n/ (14n 2)X 100% 隨n的增大，炔烴 W ( C)逐漸減小， 但總比烯烴的 W ( C)高，即總大于85. 7%。乙炔是炔烴中含碳量最高的。三、烴的燃燒規(guī)律:烴的可燃性是烴的一個基本性質(zhì)，有關(guān)烴的燃燒計算和比較是中學(xué)化 學(xué)中常見的習(xí)題，掌握烴的燃燒規(guī)律，對解決這類習(xí)題會起

3、到事半功倍的 效果。烴類燃燒可用通式表示：CxHy + (x+y/4)O 2點燃xCO2 + y/2 H2O1 .等物質(zhì)的量的不同烴燃燒時的耗氧規(guī)律：(1 )耗O2量取決于(x+y/4) , (x+y/4)越大，消耗氧氣越多。(2) 產(chǎn)生CO2的量取決于x, x越大，產(chǎn)生CO2的量越多。(3) 產(chǎn)生H2O的量取決于y, y越大，產(chǎn)生H2O的量越多。例1:等物質(zhì)的量的 CH4、C2H4、C2H2，分別在足量氧氣中完全燃燒， 以下說法正確的是 ()A. C2H2含碳量最高，燃燒生成的 CO2最多B. C2H2燃燒時火焰最明亮C. CH4含氫量最高，燃燒生成的水最多DCH4 、 C2 H 4燃燒生成

4、的水質(zhì)量不同，消耗的氧氣不同。2. 等質(zhì)量的不同烴完全燃燒時的耗氧規(guī)律：ImolC (12g)消耗1mol O2,而4molH (4g)也消耗1molO2,故質(zhì)量相等 的不同烴完全燃燒時，氫元素的質(zhì)量分數(shù) H%越大，消耗O2越多，產(chǎn)生的H2O越多；反之碳元素的質(zhì)量分數(shù) C%越大，消耗O2越少，產(chǎn)生的CO2則 越多?；蛘哒f等質(zhì)量的烴完全燃燒時，消耗氧氣的量取決于 CxH中y/x的 值，此值越大，耗氧量越多。例2:等質(zhì)量的以下四種烴完全燃燒， 消耗氧氣的量最多的是 ()A. CH4 B . C2H6 C . C3H6D. C6H63. 最簡式相同，質(zhì)量相等的兩種烴完全燃燒時消耗氧氣相等 : 最簡式

5、相同的烴有：(1 )烯烴和環(huán)烷烴；(2)含n個碳原子的炔烴與含 3n 個碳原子的苯的同系物； ( 3)乙炔與苯、苯乙烯等。例 3:下列各組烴的混合物，只要總質(zhì)量一定，無論它們按什么比例混合，完全燃燒后生成二氧化碳和水都為恒量的是 ()A. C2H2C2H6B.C2H4C3H8C. C2H2C6H6D.C3H4C3H63.同溫同壓下烴完全燃燒前后氣體體積變化規(guī)律:( 1 ) 若所給條件下生成的水呈氣態(tài)。由通式得厶 V V 后一V 前=(x+y/2) ( 1+ x+y/4 ) = y/4 1可知：a.燃燒前后體積變化只與 y有關(guān)。b .若 y=4 ，即氫原子個數(shù)為 4，則燃燒前后氣體體積不變，如

6、CH4 C2H4和C3H4的燃燒；若y4,則反應(yīng)后氣體體積增加，如 C2H6和QH8 等烴的燃燒；若yv4，則反應(yīng)后氣體體積減少，只有 C2H2的燃燒。c.可以根據(jù)體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關(guān) 系。(2)若所給條件下生成的水呈液態(tài)。由通式得厶 V= V 后一V 前=x(l +x+y/4 )=(1 + y/4) vO可知：a.無論y取何值，V后v V前，既反應(yīng)后氣體體積減小。b.燃燒前后體積變化只與 y有關(guān)。c.可以根據(jù)體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關(guān)系。例4: 120C, 1體積某烴和4體積氧氣混合，完全燃燒后恢復(fù)到原來的溫度和壓強，體積不變。該烴分子式中所含碳

7、原子數(shù)不可能是 ()A. 1B. 2C. 3 D . 4巧解含烴的混合氣體計算題1 守恒法：此法在化學(xué)計算中應(yīng)用很廣泛，用此法可求元素的相對原子 質(zhì)量、物質(zhì)的相對分子質(zhì)量、分子式、混合物的組成以及進行溶解度、 溶液濃度等方面的計算。例題：把mmol C2H4和nmol H 2混合于密閉容器中，在適當(dāng)?shù)臈l件下，反應(yīng)達到平衡時生成 pmol C2H6,若將所得平衡混合氣體完全燃燒生成二氧 化碳和水，則需要氧氣多少摩爾？解析： 若按化學(xué)平衡問題先求出平衡時混合氣體各組分的物質(zhì)的量以及它 們分別燃燒各需要氧氣多少摩爾，再求氧氣總物質(zhì)的量，則太繁瑣。C2H4和 H2 在整個加成反應(yīng)過程中 C、H 原子個

8、數(shù)都不變，因而平衡時混合氣體 燃燒的耗氧量等于反應(yīng)前C2H4和H2燃燒的耗氧量。平衡時混合氣體燃燒的耗氧量等于（ 3m+n/2）mol。練習(xí)： 一定量的甲烷 CH4 燃燒后得到的產(chǎn)物是一氧化碳、 二氧化碳和水蒸氣，此混合氣的質(zhì)量為 49. 6g,當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^足量的無水氯化鈣時氣體質(zhì)量減少25. 2g,則混合氣體中一氧化碳的質(zhì)量是多少克？解析：設(shè)產(chǎn)物中一氧化碳的物質(zhì)的量為x,二氧化碳的物質(zhì)的量為 y。由碳原子守恒可得CH4的物質(zhì)的量為x+y，又由氫原子守恒可得生成水的物質(zhì) 的量為 2（x+y ），則：2 （x+y ）x 18g/mol=25. 228g/mol x x +44g/mol x y=

9、49 . 6 25. 2解的 x=04mol， y=03mol一氧化碳的質(zhì)量為 04molx 28g/mol=11 2g2 方程式疊加法：例題：將x mol氧氣，y mol甲烷和z mol過氧化鈉放入密閉容器中，在150 C條件下用點火花引發(fā)， 恰好完全反應(yīng)后， 容器內(nèi)壓強為 0，通過計算確立 x、 y 和 z 之間的關(guān)系式：解析： 根據(jù)反應(yīng)后氣體壓強等于 0，所以可將以下反應(yīng)方程式：2CH4+4O2t 2CO2+4H2O2CO2+ 2Na2O2 宀 2Na2CO3+O22H2O+ 2Na2O2T 4 NaOH+O2 相加消去氣體，得：2CH4+O2+ 6Na2O2t8NaOH+2Na2CO3

10、 所以 x： y： z=1： 2： 6練習(xí)：若要使0.5molcH4完全和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，并生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，則需要氯氣的物質(zhì)的量為多少摩爾？4CH4+10Cl2tCH3Cl+ CH2Cl2+ CHCl3 +CCl 4+10HCl 則需氯氣 125mol3十字交叉法：十字交叉法一般只適用于兩種已知成分組成的混合體系， 解題關(guān)鍵往往在于求平均值。其廣泛應(yīng)用于有關(guān)同位素、相對原子質(zhì)量、 溶質(zhì)質(zhì)量、二組分混合物質(zhì)量分數(shù)、化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)的量、體積、電子轉(zhuǎn)移數(shù)及反應(yīng)熱等方面的計算。例題：CH4和C2H4混合氣體，其密度是同溫同壓下乙烷的2/3，求混合氣體中甲烷的質(zhì)量分數(shù)。解析：相同狀況下

11、氣體密度之比等于相對分子質(zhì)量之比：M=2/3 X M ( C2H6)=20 ,由十字交叉法得：CH4168、/20 =2： 1C2H428 4混合氣體中甲烷的質(zhì)量分數(shù)為2X 16/ (2X 16+1 X 28)X 100%=53. 3%練習(xí)：一種氣態(tài)烷烴和一種氣態(tài)烯烴，它們分子里的碳原子數(shù)相同。將1 . 0體積這種混合氣體在氧氣中充分燃燒，生成2 . 0體積的二氧化碳和 2. 4體積的水蒸氣(氣體體積均在相同狀況下測定)。則混合氣中烷烴和烯烴的 體積比為：解析：由題意可知該混合烴的平均分子式可表示為C2H4. 8,則烷烴是乙烷，烯烴是乙烯，由平均氫原子數(shù)，利用十字交叉法可以快捷的求出二者 的體

12、積比：C2H684.1. 2C2H44 4平均值法：此法是從求混合氣體平均相對分子質(zhì)量的公式推廣而來的。 它巧用了平均含義，即 M1工M2且均大于0時，存在M = n1M 1 n2M 2 ，只要求出平均值，就可判斷出M1和M2的取n1 n2值范圍，該法省去復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算過程，從而迅速解出答案。例題：一種氣態(tài)烷烴和一種氣態(tài)烯烴組成的混合物共10g，混合氣體的密度是相同狀況下氫氣的12. 5倍，該混合氣體通過溴水時。溴水的質(zhì)量增加& 4g，則該混合氣體是由什么組成的？解析：混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是2X 12. 5=25。根據(jù)平均值法確定該烷烴是甲烷。平均相對分子質(zhì)量等于 25的烴有兩種情況：兩

13、種氣態(tài)烴的 相對分子質(zhì)量都是 25,經(jīng)分析沒有這種氣態(tài)烴，兩氣態(tài)烴中有一種烴的相 對分子質(zhì)量小于 25,另一種的烴大于 25，而相對分子質(zhì)量小于 25的烴只 有甲烷，所以兩種烴中其中一種必定是甲烷。再根據(jù)平均相對分子質(zhì)量求 另一種烴。設(shè)烯烴為：CnH2nm 烯烴=8. 4g, m (CH4 ) =10g 8. 4g=1. 6g。=25g/mol解的n=2,即該烯烴是C2H41.6g8.4g1.6g M （CnH2n）11.6g mol練習(xí)：某溫度和壓強下，將 4g由三種炔烴（分子中只含有一個碳碳三鍵）組成的混合氣體與足量的氫氣反應(yīng)，充分加成后，生成4. 4g三種對應(yīng)的烷烴，則所得烷烴中一定有：

14、 （）A.異丁烷B .乙烷 C .丙烷 D .丁烷解析：炔烴轉(zhuǎn)化成烷烴時，炔烴與氫氣的物質(zhì)的量之比為1 : 2,依據(jù)題意可知參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為0.2mol，則炔烴的物質(zhì)的量為 0.1mol,炔烴的平均相對分子質(zhì)量為4/0 . 1=40。由平均值法，可知三種炔烴中必有相對分子質(zhì)量小于 40的炔烴，而相對分子質(zhì)量小于 40的炔烴只有乙炔， 由此可知加成后所得烷烴中必含乙烷。5討論法：此法一般適用于與其他計算方法一起使用，這種解法的關(guān)鍵 是進行全面的分析和判斷：例題：1升乙炔和氣態(tài)烯烴混合物與11升氧氣混合后點燃，充分反應(yīng)后，氣體的體積為12升，求原1升混合氣體中各成分及物質(zhì)的量比（反應(yīng)前后

15、均為 182 C、1. 01 X 10 Pa）解析：設(shè)該混合烴的平均分子組成為CxHyCxHy + （x+y/4）0 2 點燃 xCO2 + y/2 H2O V1x+y/4xy/2y/4 1由厶V=0得y/4 仁0,則y=4C2H2分子中氫原子個數(shù)為2,而混合烴的平均組成中氫原子個數(shù)為4,所以，烯烴中氫原子個數(shù)必大于4,又因為是氣態(tài)烯烴，碳原子個數(shù)必小于或等于4,所以烯烴只能是C3H6 或 C4H8若是C3H6C2H2224=1/1/C3H662若是C4H8C2H222/ “4=2/1C4H88 26待定系數(shù)法：根據(jù)題意直接寫出方程式，并在反應(yīng)物及生成物前待以 系數(shù)（化學(xué)計量數(shù)），最后找出系數(shù)

16、間的關(guān)系。例題：丁烷催化裂化時，碳鏈按兩種方式斷裂生成兩種烷烴和烯烴，若丁 烷裂化率為 90%且裂化生成的兩種烯烴的質(zhì)量相等，求裂化后得到的相 對分子質(zhì)量最小的氣體在混合氣體中所占的體積分數(shù)。解析：丁烷催化裂化有如下方程式：C4H10 T CH4 + C3H6C4H10 T C2H6+ C2H4+ CC2H4將合并，系數(shù)待配：aC4Hi0 T bCH4 + bC3H6 + cC2H6因為 m(C3H6)= m(C2H4),所以 b: c=2 : 3令b=2，則c=3, a=5，方程式為：5C4H10 t 2CH4 +2C3H6 +3C2H6 + 3C2H42所以甲烷所占的體積分數(shù)為：100%

17、20%2 2 3 3有關(guān)烴燃燒的規(guī)律巧解含烴的混合氣體計算題、甲烷、乙烯、乙炔的燃燒對比:1.燃燒時的火焰亮度、煙量對比甲烷乙烯乙炔含碳量75%85. 7%92. 3%明亮度不明亮較明亮最明亮煙量無煙稍有黑煙有濃煙由烷、烯、炔的通式，知其 W( C)依次增大，故燃燒時分別產(chǎn)生無 黑煙、有黑煙、濃煙等現(xiàn)象， W( C)越大黑煙越多。此性質(zhì)也可用于典 型物質(zhì)的鑒別。2.等物質(zhì)的量的三者完全燃燒時放出熱量最多的是乙烯，但火焰溫度最高的卻是乙炔，氧炔焰的溫度可高達3000 C以上。二、烷烯炔各類烴含碳(或氫)質(zhì)量分數(shù)的變化規(guī)律：1 .烷烴：CnH2n + 2 (n 1)W ( C) =12n/ (14

18、n+2 )x 100% 隨n的增大，烷烴 W (C)逐漸增大, 但永遠小于85. 7%。甲烷是烷烴中 W ( H )最高的。2 .烯烴(或環(huán)烷烴):CnH2n (n 2)W ( C) =12n/14n X 100%=85 . 7%即烯烴的 W (C)是固定不變的。4.炔烴(或二烯烴):CnH2n-2 (n2)W ( C) =12n/ (14n 2)X 100% 隨n的增大，炔烴 W ( C)逐漸減小, 但總比烯烴的 W ( C)高，即總大于85. 7%。乙炔是炔烴中含碳量最高的。三、烴的燃燒規(guī)律：烴的可燃性是烴的一個基本性質(zhì)，有關(guān)烴的燃燒計算和比較是中學(xué)化學(xué)中常見的習(xí)題，掌握烴的燃燒規(guī)律，對解

19、決這類習(xí)題會起到事半功倍的效果。烴類燃燒可用通式表示：CxHy + (x+y/4)O 2點燃xCO2 + y/2 H2O2. 等物質(zhì)的量的不同烴燃燒時的耗氧規(guī)律：(1 )耗O2量取決于(x+y/4) , (x+y/4)越大，消耗氧氣越多。(2) 產(chǎn)生CO2的量取決于x, x越大，產(chǎn)生CO2的量越多。(3) 產(chǎn)生H2O的量取決于y, y越大，產(chǎn)生H2O的量越多。例1:等物質(zhì)的量的 CH4、C2H4、C2H2，分別在足量氧氣中完全燃燒， 以下說法正確的是 ()A. C2H2含碳量最高，燃燒生成的 CO2最多BC2H2 燃燒時火焰最明亮C. CH4含氫量最高，燃燒生成的水最多DCH4 、 C2 H

20、4燃燒生成的水質(zhì)量不同，消耗的氧氣不同。2. 等質(zhì)量的不同烴完全燃燒時的耗氧規(guī)律：ImolC (12g)消耗1mol O2,而4molH (4g)也消耗1molO2,故質(zhì)量相等 的不同烴完全燃燒時，氫元素的質(zhì)量分數(shù) H%越大，消耗O2越多，產(chǎn)生的H2O越多；反之碳元素的質(zhì)量分數(shù) C%越大，消耗O2越少，產(chǎn)生的CO2則 越多?；蛘哒f等質(zhì)量的烴完全燃燒時，消耗氧氣的量取決于 CxH 中 y/x 的 值，此值越大，耗氧量越多。例2:等質(zhì)量的以下四種烴完全燃燒， 消耗氧氣的量最多的是 ()A. CH4 B . C2H6C . C3H6D. C6H63. 最簡式相同，質(zhì)量相等的兩種烴完全燃燒時消耗氧氣相

21、等 : 最簡式相同的烴有：(1 )烯烴和環(huán)烷烴；(2)含n個碳原子的炔烴與含 3n 個碳原子的苯的同系物； ( 3)乙炔與苯、苯乙烯等。例 3:下列各組烴的混合物，只要總質(zhì)量一定，無論它們按什么比例混合，完全燃燒后生成二氧化碳和水都為恒量的是 ()A. C2H2 C2H6B. C2H4 C3H8C. C2H2 C6H6D. C3H4 C3H63. 同溫同壓下烴完全燃燒前后氣體體積變化規(guī)律:( 2) 若所給條件下生成的水呈氣態(tài)。由通式得厶 V V 后一V 前=(x+y/2) ( 1+ x+y/4 ) = y/4 1可知：a.燃燒前后體積變化只與 y有關(guān)。b .若 y=4 ，即氫原子個數(shù)為 4，則

22、燃燒前后氣體體積不變，如 CH4 C2H4和C3H4的燃燒；若y 4,則反應(yīng)后氣體體積增加，如 C2H6和C4H8 等烴的燃燒；若yv4，則反應(yīng)后氣體體積減少，只有 C2H2的燃燒。c.可以根據(jù)體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關(guān) 系。(2)若所給條件下生成的水呈液態(tài)。由通式得厶 V= V 后一V 前=x(l +x+y/4 )=(1 + y/4) vO可知：a.無論y取何值，V后v V前，既反應(yīng)后氣體體積減小。b.燃燒前后體積變化只與 y有關(guān)。c.可以根據(jù)體積差建立與烴、氧氣、二氧化碳與水的量的計算關(guān)系。例4: 120C, 1體積某烴和4體積氧氣混合，完全燃燒后恢復(fù)到原來的溫度和壓強

23、，體積不變。該烴分子式中所含碳原子數(shù)不可能是 ()A. 1B. 2C. 3 D . 4巧解含烴的混合氣體計算題1守恒法：此法在化學(xué)計算中應(yīng)用很廣泛，用此法可求元素的 相對原子質(zhì)量、物質(zhì)的相對分子質(zhì)量、分子式、混合物的組成以 及進行溶解度、溶液濃度等方面的計算。例題：把mmol C2H4和nmol H 2混合于密閉容器中，在適當(dāng)?shù)臈l件下，反 應(yīng)達到平衡時生成 pmol C2H6,若將所得平衡混合氣體完全燃燒生成二氧 化碳和水，則需要氧氣多少摩爾？氧化碳和水蒸練習(xí)： 一定量的甲烷 CH4 燃燒后得到的產(chǎn)物是一氧化碳、 氣，此混合氣的質(zhì)量為 49. 6g,當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^足量的無水氯化鈣時氣體質(zhì) 量減少25. 2g,則混合氣體中一氧化碳的質(zhì)量是多少克？2.方程式疊加法：例題：將x mol氧氣，y mol甲烷和z mol過氧化鈉放入密閉容器中， 在150 C 條件下用點火花引發(fā)， 恰好完全反應(yīng)后， 容器內(nèi)壓強為 0，通過計算確立 x、 y 和 z 之間的關(guān)系式：練習(xí)：若要使0.5molcH4完全和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，并生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，則需要氯氣的物質(zhì)的量為多少摩爾？3.十字交叉法：十字交叉法一般只適用于兩種已知成分組成的混合體系，解題關(guān)鍵往往在于求平均值。其廣泛應(yīng)用于有關(guān)同位 素、相對原子質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量、二組分混