Question

6．已知：同溫同壓時(shí)，氣體的體積之比等于它們的物質(zhì)的量之比；同溫恒容時(shí)，氣體的壓強(qiáng)之比等于它們的物質(zhì)的量之比．請完成下列問題：
（1）分別完全燃燒①甲烷、②乙烯、③苯，當(dāng)它們的質(zhì)量相等時(shí)，消耗氧氣的量從大到小的次序?yàn)椋ㄌ罹幪枺�①＞②＞③；�?dāng)它們的物質(zhì)的量相等時(shí)，消耗氧氣的量從大到小的次序?yàn)椋ㄌ罹幪枺�③＞②＞①�?br />（2）同溫同壓下，完全燃燒甲烷和苯蒸氣的混合物所消耗氧氣的量，與完全燃燒同體積的乙烯消耗氧氣的量相等．甲烷和苯蒸氣的混合物中，甲烷和苯蒸氣的物質(zhì)的量之比為7：2．
（3）某混合氣體是由CO、H₂、CH₄中的兩種或三種組成，若完全燃燒此種混合氣，同溫同壓下消耗等體積的氧氣．則原混合氣中各氣體的物質(zhì)的量應(yīng)滿足的條件是一氧化碳和氫氣的體積總和與甲烷體積之比為2：1，其中氫氣和一氧化碳任意比．
（4）將某氣態(tài)烴與氧氣的混合氣充入容積不變的密閉容器中，在高于100℃的條件下引燃，剛好完全燃燒．恢復(fù)至100℃時(shí)，測得燃燒前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變．該氣態(tài)烴分子組成必須滿足的條件是烴分子中氫原子數(shù)為4．

Answer 1

分析 （1）等質(zhì)量烴完全燃燒，H元素的質(zhì)量越大，耗氧量越大；等物質(zhì)的量的烴C_xH_y完全燃燒時(shí)，（x+$\frac{y}{4}$）的值越大，耗氧量越大；
（2）同溫同壓下同體積氣體物質(zhì)的量相同，依據(jù)耗氧量相同列式計(jì)算甲烷和苯的物質(zhì)的量之比；
（3）一氧化碳燃燒方程式2CO+O₂=2CO₂，氫氣燃燒化學(xué)方程式為：2H₂+O₂=2H₂O，甲烷燃燒生成二氧化碳和水的方程式為：CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O，
其中一氧化碳和氫氣燃燒耗氧量相同，且燃燒后生成氣體體積和原來體積相同，所以一氧化碳和氫氣任意比組合符合要求，依據(jù)若完全燃燒此種混合氣，同溫同壓下消耗等體積的氧氣，設(shè)CO和H₂物質(zhì)的量分別為x、y，計(jì)算混合氣體和甲烷物質(zhì)的量之比；
（4）氣態(tài)烴完全燃燒100°C生成氣體二氧化碳和水蒸氣，依據(jù)烴燃燒通式和燃燒前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變列式計(jì)算，相同溫度下氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）等質(zhì)量的烴C_xH_y完全燃燒時(shí)，氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，耗氧量越大，CH₄、C₂H₄、C₆H₆中的y：x值依次為4、2、1，故CH₄中H元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，故等甲烷消耗O₂最多，；等物質(zhì)的量的烴C_xH_y完全燃燒，耗氧量取決（x+$\frac{y}{4}$），該值越大，耗氧量越多，①甲烷、②乙烯、③苯（C₆H₆）的（x+$\frac{y}{4}$）值分別為：2、3、7.5，故苯耗氧量最多，
故答案為：①＞②＞③；③＞②＞①；
（2）同溫同壓下，完全燃燒甲烷和苯蒸氣的混合物所消耗氧氣的量，與完全燃燒同體積的乙烯消耗氧氣的量相等．設(shè)甲烷和苯蒸氣的混合物中甲烷物質(zhì)的量為x，苯物質(zhì)的量為y，甲烷耗氧量2x，苯耗氧量7.5y，乙烯耗氧量3（x+y），依據(jù)耗氧量相同列式計(jì)算，2x+7.5y=（x+y）3
x：y=3.5
甲烷和苯蒸氣的物質(zhì)的量之比7：2，
故答案為：7：2；
（3）一氧化碳燃燒方程式2CO+O₂=2CO₂，氫氣燃燒化學(xué)方程式為：2H₂+O₂=2H₂O，甲烷燃燒生成二氧化碳和水的方程式為：CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O，
其中一氧化碳和氫氣燃燒耗氧量相同，且燃燒后生成氣體體積和原來體積相同，所以一氧化碳和氫氣任意比組合符合要求，依據(jù)若完全燃燒此種混合氣，同溫同壓下消耗等體積的氧氣，設(shè)CO和H₂物質(zhì)的量總和為x，甲烷物質(zhì)的量為y，計(jì)算混合氣體和甲烷物質(zhì)的量之比；
x+y=0.5x+2y，x：y=2：1，則原混合氣中各氣體的物質(zhì)的量應(yīng)滿足的條件是一氧化碳和氫氣的體積總和與甲烷體積之比為2：1，氫氣和一氧化碳任意比，
故答案為：一氧化碳和氫氣的體積總和與甲烷體積之比為2：1，其中氫氣和一氧化碳任意比；
（4）將某氣態(tài)烴與氧氣的混合氣充入容積不變的密閉容器中，在高于100℃的條件下引燃，剛好完全燃燒．烴燃燒的通式為：CxHy+（x+$\frac{y}{4}$）O₂→xCO₂+$\frac{y}{2}$H₂O，恢復(fù)至100℃時(shí)，測得燃燒前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，1+x+$\frac{y}{4}$=x+$\frac{y}{2}$，y=4，該氣態(tài)烴分子組成必須滿足的條件是分子式中氫原子數(shù)為4的烴，
故答案為：烴分子中氫原子數(shù)為4．

點(diǎn)評 本題考查阿伏伽德羅定律及其推論的分析計(jì)算、有機(jī)物耗氧量的計(jì)算、有機(jī)物分子式的確定，題目難度中等，注意從有機(jī)物燃燒的方程式結(jié)合體積的變化進(jìn)行解答．