Question

常溫下，一種烷烴A和一種單烯烴B組成混合氣體，A或B分子最多只含有4個碳原子，且B分子的碳原子數比A分子的多．
（1）將1升該混合氣體充分燃燒，在同溫同壓下得到2.5升CO₂氣體．試推斷原混合氣體中A和B所有可能的組合及其體積比，并將結果填入下表：

組合編號	A的分子式	B的分子式	A和B的體積比VA：VB

（2）120℃時取1升該混合氣體與9升氧氣混和，充分燃燒后，當恢復到120℃和燃燒前的壓強時，體積增大6.25%．試通過計算確定A和B的分子式．

Answer 1

分析：（1）根據1升碳原子數為n的烷烴或烯烴充分燃燒后均得到n升CO₂，由題意（1升混合氣體充分燃燒后生成2.5升CO₂，且B分子的碳原子數比A分子的多）可推斷，混合氣體只能由碳原子數小于2.5的烷烴（CH₄和C₂H₆）和碳原子數大于2.5的烯烴（C₃H₆和C₄H₈）組成，它們有四種可能的組合，根據每一種組合中烷烴和烯烴的碳原子數及燃燒后生成的CO₂體積，利用十字交叉法可確定A和B的體積比．
（2）根據燃燒方程式利用差量法來計算；

解答：解：（1）因1升混合氣體充分燃燒后生成2.5升CO₂，且B分子的碳原子數比A分子的多，混合氣體只能由碳原子數小于2.5的烷烴（CH₄和C₂H₆）和碳原子數大于2.5的烯烴（C₃H₆和C₄H₈）組成．它們有四種可能的組合：CH₄、C₃H₆；CH₄、C₄H₈；
C₂H₆、C₃H₆；C₂H₆、C₄H₈；根據每一種組合中烷烴和烯烴的碳原子數及燃燒后生成的CO₂體積，可確定A和B的體積比．如：，則V（CH₄）：V（C₃H₆）=1：3，
故答案為：①CH₄、C₃H₆、1：3；②CH₄、C₄H₈、1：1③C₂H₆、C₃H₆、1：1④C₂H₆、C₄H₈、3：1；
（2）設1升氣態烴與氧充分燃燒后體積變化為△V升，則
    CH₄+2O₂

燃燒

CO₂+2H₂O（氣）△V1=0（升）
    C₂H₆+

7

2

O₂

燃燒

2CO₂+3H₂O（氣）△V2=0.5（升）
    C₃H₆+

9

2

O₂

燃燒

3CO₂+3H₂O（氣）△V3=0.5（升）
    C₄H₈+6O₂

燃燒

4CO₂+4H₂O（氣）△V4=1.0（升）
  各種組合的1升混合氣體與氧氣充分燃燒，體積增大為
    組合①

△V1+3△V3

4

=0.375（升）
    組合②

△V1+△V4

2

=0.5（升）
    組合③

△V2+△V3

2

=0.5（升）
    組合④

3△V2+△V4

4

=0.625（升） 則

0.625

10

×100%=6.25%，
 故組合④符合題意，即A：C₂H₆；B：C₄H₈．故答案為：A和B的分子式為C₂H₆和C₄H₈．

點評：本題主要考查了十字交叉法、差量法的使用，有一定的難度，注意根據燃燒的方程式進行判斷．