【摘 要】有機化學中烴類燃燒的問題,不僅是整個有機化學燃燒類問題的基礎,也是有機化學計算題中的重點,同時也是高考的重要考點之一。本文結合題解探索烴類燃燒題的解題規律,不足之處敬請各位老師原諒。
【關鍵詞】烴類;燃燒;解題;規律
新課改要求我們改變教學方式,提高學習的效率,引導學生理解、掌握學習的規律能有效的提高學習效率。筆者結合多年的教學實踐,在此談些烴類燃燒題的解題規律。
我們知道,烴類的分子式可以設為CxHy,那么它完全燃燒的化學方程式可以表示為:CxHy+(x+■)O2→xCO2+■H2O,根據烴類完全燃燒的情況,總結規律如下:
一、等物質的量的烴完全燃燒消耗氧氣量的計算
題1:在常溫、常壓下,取下列四種氣態烴各1摩爾,分別在足量的氧氣中燃燒,那么消耗氧氣最多的是( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H8 D.C4H10
解析:烴完全燃燒生成二氧化碳與水,一個碳原子要消耗一個氧分子,四個氫原子消耗一個氧分子,也就是說,消耗氧氣的多少是由(x+■)的值決定的。因此,本題的答案為D。
規律一:等物質的量的烴完全燃燒耗O2量的多少取決于(x+■),(x+■)的值越大,耗O2量越大;產生CO2的量取決于x,x越大,產生CO2的量也越大;產生H2O的量取決于y,y越大,產生H2O的量也越大。
注意點:最簡式相同、分子式不同的兩種烴,等物質量完全燃燒時,耗O2量并不相等,耗O2量也可用上述規律進行比較,但兩種烴的耗O2量之比、產生CO2的量之比、產生H2O的量之比完全相同,比值等于兩種烴分子中C(或H)原子個數之比。
二、等質量的烴完全燃燒耗氧量的計算
題2:等質量的下列烴完全燃燒時,消耗氧氣最多的是( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H6 D.C6H6
解析:等質量的不同烴完全燃燒,所需要氧氣與ω(H)(H的質量分數)成正比。即:對CxHy,■越大,ω(H)越大,耗氧氣量也越大。本題答案為A。
規律二:因等質量的H比等質量的C耗O2多,所以等質量的烴完全燃燒O2量的多少取決于■,■越大,耗O2量越大(■值越大,意味著烴分子中H的質量分數越大,耗O2量也越大);產生H2O的量取決于■,■值越大,產生H2O的量也越大;產生CO2的量取決于■,■值越大,產生CO2的量越小。
注意點:最簡式相同的烴,■相同,等質量完全燃燒時耗O2量、產生CO2的量、產生H2O的量完全相同。
三、氣態烴完全燃燒前后體積變化的規律
題3:對于CH4、C2H4、C3H4、C2H6、C3H6五種烴,回答下列問題有關問題:
⑴等質量的上述五種烴,在相同狀況下體積最大的是
。
⑵等質量的上述五種烴,完全燃燒時耗O2最多的是
,生成CO2最多的是 ,生成H2O最多的是
。
⑶在120℃、1.01×105Pa條件下,與足量的O2混合點燃,完全燃燒前后氣體體積沒有變化的是 。
解析:等質量的氣體,摩爾質量小的,物質的量大,在相同條件下占的體積也大。等質量的烴耗O2量由■決定。在120℃、1.01×105Pa條件下,反應前后氣體體積不變,則y=4.
本題答案:⑴CH4 ⑵CH4、C3H4、CH4
⑶CH4、C2H4、C3H4
規律三:在壓強不變的條件下,當溫度超過100℃,并且燃燒前后溫度不變,氣態烴完全燃燒前后變化■-1;當溫度小于100℃,并且燃燒前后溫度不變,氣態烴完全燃燒前后體積減小■﹢1。
四、烴完全燃燒以后所產生的二氧化碳與水的量的多數關系
題4:某混合氣態充分燃燒后,所產生的二氧化碳的質量一定大于相同質量丙烯完全燃燒時的二氧化碳的質量,那么該混合氣態可能是( )
A.乙烷、乙烯 B.丙烷、丁烯
C.乙炔、丙烷 D.乙炔、乙烯
解析:假如某混合氣體或者某氣體完全燃燒后產生的二氧化碳的質量比丙烯的多,那么可以說明該物質中的含碳的質量分數比丙烯的多。
烯烴的含碳質量分數相同,均為6/7,烷烴中含碳質量分數<烯烴。A、B兩組混合氣體的含碳質量分數一定<烯烴中的;C組中的含碳質量分數不能確定比烯烴中的含碳質量分數大;只有D組中的含碳質量分數一定比烯烴中的含碳質量分數大。因此,本題答案為D。
規律四:⑴如果燃燒的當混合烴所產生的二氧化碳質量<產生的水的質量時,那么混合氣體中肯定含烷烴。存在的關系式可能是:①n(烷)═n(H2O)-n(CO2);②n(烷)-n(炔)=n(H2O)-n(CO2);
⑵當混合烴燃燒生成的n(CO2)等于n(H2O)時,其組成可能為:①烯烴;②烷烴和炔烴;③烷烴、烯烴和炔烴。后兩種情況中n(烷)═n(炔);
⑶當混合烴燃燒生成的n(CO2)大于n(H2O)時,情況較復雜,若能肯定沒有芳香烴,其組成可能為:①炔烴;②炔烴和烯烴;③烷烴和炔烴;④烷烴、烯烴和炔烴。前兩種情況:n(炔)═n(CO2)-n(H2O),后兩種情況中n(炔)-n(烷)═n(CO2)-n(H2O)。
總之,烴類燃燒是很簡單的,但它的考題變化形式是多樣的,正因為它富有多彩的變化,才能作為檢查學生綜合應用知識能力的重要考點。在具體的教學中,我們要引導學生利用通式CxHy+(x+■)O2→xCO2+■H2O去解題,提高不變應萬變的能力。
【參考文獻】
[1]張民生.《普通高中研究性學案例》.上海科技教育出版社,2001.4
[2]巴新紅.《化學教學中應如何培養學生的問題意識》.化學教育,2005.4
(作者單位:江蘇省東臺市安豐中學)