有機化合物燃燒問題
教學目標
知識技能：掌握有機物燃燒耗氧量、生成二氧化碳和水的量的有關規(guī)律及計算方法。掌握根據燃燒產物的量判斷有機物的組成。
能力培養(yǎng)：通過習題的解題思路及方法的討論，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，歸納小結有關規(guī)律及技巧的能力。
科學思想：對學生進行從個別到一般的辯證唯物主義觀點教育。
科學品質：通過燃燒過程各種量規(guī)律的探索，培養(yǎng)學生勇于探索及嚴謹認真的科學態(tài)度。
重點、難點 有機物燃燒各種量之間有關規(guī)律的探索。
教學過程設計
教師活動
【提問】請寫出烴及其含氧衍生物燃燒的通式。
【設疑】從燃燒通式中能找出烴及烴的含氧衍生物燃燒的哪些規(guī)律？
【引入新課】
一、等物質的量的烴及其含氧衍生物完全燃燒時耗氧量、生成CO2及H2O量的比較。
歸納小結：
根據燃燒通式求解：答案為D、C。
小結規(guī)律：等物質的量烴完全燃燒時耗氧量取決于x與y的值，生
【投影】
例2 等物質的量的下列有機物完全燃燒時，消耗氧氣的量最多的是
( ）
A．甲烷 B．乙醛
C．乙二醇 D．乙醇
指導學生討論解題方法。
討論方法：
方法1 利用燃燒通式
①先寫出化學式A．CH4，B．C2H4O，C．C2H6O2，D．C2H6
解，答案為D。
【評價】
【設問】能否將含氧衍生物轉換為烴或只含碳來考慮，為什么？
思考、回答。
能。等物質的量的分子式為CmHn的烴與分子式可轉換為CmHn（H2O）x的含氧衍生物，分別燃燒時耗氧的量相同。
【評價】利用此方法解決這類題的優(yōu)點是：方便、快捷。
方法2．先做轉換
（B）C2H4O→C2H2（H2O）
（C）C2H6O2→C2H2（H2O）2
（D）C2H6O→C2H4（H2O）
只需比較A為CH4，B、C相同為C2H2，D轉化為C2H4，耗氧
【練習】
1．下列各組有機物，不管它們以何種比例混合，只要物質的量一定，則完全燃燒時消耗氧氣為一定值的是 （ ）
A．C4H6 C3H8
B．C5H10 C6H6
C．C2H6O C2H4O2
D．C3H6 C3H8O
2．某烴或某烴含氧衍生物只要含有的碳原子數相同，當它們以等物質的量分別充分燃燒時，所消耗氧氣的量相等，則烴是___________ ，烴的衍生物是_________。
1．審題，應用規(guī)律求解。
答案為B、D。
2．思考。
討論：同碳數的烯與飽和一元醇；同碳數的炔與飽和一元醛
如C2H4 C2H6O
C2H2 C2H4O
歸納小結：應符合烴的含氧衍生物與烴差n個水分子。還要看該種衍生物是否存在。
【設疑】相同質量的烴或烴的衍生物完全燃燒時，是否也符合這些規(guī)律？
【引入】
【投影】
例1 等質量的下列烴完全燃燒時消耗氧氣的量最多的是
（ ）
A．CH4 B．C2H4
C．C2H6 D．C6H6
思考。
討論如何求解。
方法1：常規(guī)法根據燃燒的化學方程式求解。
答案為A。
同老師一起分析，并小結有關規(guī)律。
小結規(guī)律：將CxHy轉換為CHy/x，相同質量的烴完全燃燒時y/x值越大，耗氧量越高，生成水的量越多，而產生的CO2量越少。y/x相同，耗氧量，生成H2O及CO2的量相同。
方法2：
根據上述規(guī)律解題。
答案為A
小結規(guī)律：等質量具有相同最簡式的有機物完全燃燒時其耗氧量相等。燃燒產物相同，比例亦相同。
二、等質量的有機物完全燃燒時在相同條件下相關量的比較。
成CO2與H2O的量均相同。
（3）CH2 各種烯烴
【評價】方法1費時費力。
【講述】C+O2→CO2
12g 1mol
12H+3O2→6H2O
12g 3mol
可見同質量的碳元素、氫元素分別完全燃燒，氫元素耗氧是碳元素的3倍，質量相同的各類烴完全燃燒時，含氫量越高耗氧量越多。
【提問】請學生根據規(guī)律舉幾例并分析原因。
分析原因：因為最簡式相同，各元素的質量分數一定相等，有機物質量相同，各元素的質量一定相同。但一定要注意最簡式不同，某元素的質量分數可能相同。（如：CH4，C8H16O碳元素質量分數相等）
【評價】分析得很好。
【應用規(guī)律解題】
【投影】
例1 A、B是分子量不相等的兩種有機物，無論以何種比例混合只要總質量不變，完全燃燒后產生H2O的質量也不變。試寫出兩組符合上述情況的有機物的分子式_____。并回答應滿足的條件是____。
分析題意：只要混合物質量不變完全燃燒后產生水的質量也不變，應滿足的條件是氫元素的質量分數相等。符合情況的兩組為：
1．C2H2和C6H6；2．CH2O和C2H4O2。
【評價】同學們解題是正確的。應注意C12H8和C2H4O3也符合題意。一定要注意滿足的條件不能是最簡式相同。
【投影】
例2 有機物A、B分子式不同，它們只可能含C、H、O元素中的三種或兩種。如果將A、B不論以何種比例混合，只要物質的量之和不變，完全燃燒時所消耗的氧氣和生成的水的物質的量也不變，那么A、B組成必須滿足的條件是____。若A是甲烷則符合上述條件的化合物B中分子量最小的是_____。（寫出分子式）
在教師指導下，應用有關規(guī)律解題。分析：A、B應為CxHy或CxHOz。只要混合物物質的量之和不變，完全燃燒時消耗氧氣和生成水的物質的量也不變，則兩種有機物分子中含氫原子個數相等。若A為CH4，則B一定為CH4（CO2）n。其中分子量最小的B一定為CH4（CO2），即C2H4O2。
答案為：A、B的分子中氫原子數相同，且相差n個碳原子，同時相差2n個氧原子。
【設問】如果A、B碳原子數相等會如何？如果燃燒時消耗氧氣的量相同，那么A、B將滿足什么條件？
思考回答問題：生成CO2的量相同。
A、B分子中碳原子數相同，且相差2n個氫原子同時相差n個氧原子。
【過渡】氣態(tài)烴完全燃燒前后氣體體積是怎樣變化呢？
聆聽、思考。
三、氣態(tài)烴與氧氣混合充分燃燒，恢復原狀態(tài)（100℃以上）反應前后氣體體積的變化。
【提問】分別寫出CH4、C2H4、C2H2、C2H6完全燃燒的化學方程式。如果溫度高于100℃，分析燃燒反應前后氣體體積的變化情況。
寫出有關反應的化學方程式，并分析：
CH4+2O2→CO2+2H2O
C2H4+3O2→2CO2+2H2O
C2H2+2.5O2→2CO2+H2O
C2H6+3.5O2→2CO2+3H2O
通過分析找出一般規(guī)律。
設烴CxHy為1mol
y=4，總體積不變，△V=0
y＜4，總體積減小，△V=1-y/4
y＞4，總體積增大，△V=y/4-1
【評價】評價學生的分析，指出如果溫度低于100℃生成液態(tài)水，則不符合此規(guī)律，具體情況可通過化學方程式分析。
【練習】
1．120℃時，1體積某烴和4體積O2混合，完全燃燒后恢復到原來的溫度和壓強，體積不變，該烴分子式中，所含碳原子數不可能的是
（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
應用有關規(guī)律解題：
因為反應前后氣體體積不變，所以氫原子數應為4。氫原子數為4時碳原子數可以為1．CH4，2．C2H4，3．C3H4，不能為4，答案為D。
【評價】對學生解題思路進行評價。
2．兩種氣態(tài)烴以任意比例混合在105℃時1L該混合物與9L氧氣混合，充分燃燒后恢復到原狀態(tài)，所得氣體體積仍是10L，下列混合烴中不符合此條件的是 （ ）
A．CH4、C2H4 B．CH4、C3H6
C．C2H4、C3H4 D．C2H2、C3H6
應用規(guī)律解題。
答案為B
部分同學答案為B、D
【組織討論】分析正確答案及其原因。
【過渡】除以上烴及烴的衍生物充分燃燒，判斷消耗氧氣的量，生成CO2及H2O的量的問題外，還有一些其它方面的計算，下面就這些內容小結其解題常用的技巧及方法。
因為題目限定氣態(tài)烴以任意比例混合，而C2H2、C3H6只有在1∶1混合時氫原子數才可能為4，故不符合條件。所以答案應是B。
思考：還經常遇到哪些有機物燃燒計算的問題？
【投影】
例1 10mL某種氣態(tài)烴在50mL氧氣中充分燃燒，得到液態(tài)水和體積為35mL的混合氣體（氣體體積均在同溫、同壓下測得），該氣態(tài)烴可能是什么烴？
分析題意，討論解法。
解：
10mL氣態(tài)烴在50mLO2中充分燃燒，O2應為足量或過量，得到35mL混合氣體應為CO2和O2。
解：設氣態(tài)烴為CxHy
四、幾種有機物燃燒計算題的解題方法及技巧
y=6
討論：y=6時的氣態(tài)烴有
C2H6 C3H6 C4H6
分析：1mol C3H6完全燃燒消耗O2（4+6/4）=5.5mol，不合題意，舍去。
【評價】同學的解題思路比較好，這是應用到了討論法。是否還有其他方法，比如差量法、解不等式法等，請同學們回去練習。【投影】
例2 兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體0.1mol，完全燃燒得0.16molCO2和3.6g水，混合氣體中 （ ）
A．一定有甲烷 B．一定是甲烷和乙烯
C．一定沒有乙烷 D．一定有乙炔
【組織討論】根據平均化學式C1.6H4分析哪個選項是正確的。
解：設氣態(tài)烴為CxHy。
1mol x mol 9yg
0.1mol 0.16 mol 3.6 g
解得 X=1.6
y=4即平均化學式為C1.6H4因為只有甲烷碳原子數小于1.6，故一定有甲烷，乙烷氫原子數大于4，故一定沒有乙烷。
答案為 A、C。
【指導學生解題】分析該題應用到的方法和技巧是：平均化學式法及討論法。（指出）解決一道題可能要用到多種方法和技巧，如平均式量法、守恒法、十字交叉法等。
【習題】
1．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）將該混合氣體充分燃燒在同溫、同壓下得2.5LCO2，試推斷原混合氣體中A和B所有可能的組合及其體積比。
解析：
設平均分子式為CxHy（用平均值分析法）
根據題意X=2.5，平均分子式為C2.5Hy。
VA∶VB可用十字交叉法迅速求解。
（2）120℃時取1L該混合氣體與9L氧氣混合，充分燃燒后，當恢復到120℃和燃燒前的壓強時，體積增大6.25％，試通過計算確定混合氣中各成分的分子式。
（2）由C2.5Hy燃燒反應方程式求出y值。
解得y=6.5，平均分子式為C2.5H6.5，討論只有④組符合題意。
【組織討論】解此題用到哪些方法及技巧。
2．某混合氣體由兩種氣態(tài)烴組成。取2.24L該混合氣完全燃燒后得到4.48L二氧化碳（氣體已折算為標準狀況）和3.6g水，則這兩種氣體可能是 （ ）
A．CH4和C3H8 B．CH4和C3H4
C．C2H2和C3H4 D．C2H2和C2H6
請學生應用上題小結技巧解題。
討論：
①平均分子式法
②差量法
③十字交叉法
④討論法等
⑤……
即該烴平均分子組成為C2H4。
討論：A中含H＞4，C中含C＞2，而B、D符合題意。
精選題
一、選擇題
1．物質的量相等的戊烷、苯和苯酚完全燃燒需要氧氣的物質的量依次為x、y、zmol，則x、y、Z的關系為 （ ）
A．x＞y＞z B．y＞z＞x
C．z＞y＞x D．y＞x＞z
2．X是一種烴，它不能使KMnO4溶液褪色，0.5mol的X完全燃燒時，得到27g水和67.2LCO2（標準狀況），X是 （ ）
A．環(huán)己烷 B．苯
C．1，3-丁二烯 D．甲苯
3．某有機物CnHxOy完全燃燒時消耗O2物質的量是有機物的n倍，生成CO2和H2O物質的量相等，該有機物化學式中，x、y和n的量的關系可以是 （ ）
A．2n=x=2y B．n=2x=y
C．2y=x=n D．x=2n=y
4．分別燃燒下列各組物質中的兩種有機物，所得CO2和H2O的物質的量之比相同的有 （ ）
A．乙烯，丁二烯 B．乙醇，乙醚
C．苯，苯酚 D．醋酸，葡萄糖
5．有乙醛蒸氣與乙炔的混合氣體aL。當其完全燃燒時，消耗相同狀況下的氧氣的體積為 （ ）
A．2aL B．2.5aL
B．C．3aL D．無法計算
6．一定量乙醇在氧氣不足的情況下燃燒，得到CO2、CO和水的總的質量為27.6g。若其中水的質量為10.8g，則CO的質量是
（ ）
A．1.4g B．2.2g
C．4.4g D．2.2g和4.4g之間
7．某氣態(tài)烷烴和炔烴的混合物1L，完全燃燒后生成CO21.4L和水蒸氣1.6L（體積均在相同狀況下測定），該混合物為 （ ）
A．乙烷，乙炔
B．甲烷，乙炔
C．甲烷，丙炔
D．乙烷，丙炔
8．有兩種有機物組成的混合物，在一定的溫度和壓強下完全汽化為氣體。在相同溫度和壓強下，只要混合氣體體積一定，那么無論混合物以何種比例混合，它在完全燃燒時所消耗的氧氣體積也是一定的。符合這種情況的可能是 （ ）
A．C2H6O和C2H4O2
B．C2H4O和CH4O
C．C3H6O和C3H8O3
D．C3H6O和C3H8O2
9．在壓強為1.01×105Pa和150℃時，將1LC2H4、2LC2H2、2LC2H6和20LO2混合并點燃，完全反應后，氧氣有剩余，當混合后的反應氣恢復到原壓強和溫度時，其體積為 （ ）
A．10L B．15L
C．20L D．25L
10．下列各組烴的混合物，只要總質量一定，無論按什么比例混合，完全燃燒后生成的CO2和H2O都為恒量的是 （ ）
A．C2H2、C2H6 B．C2H4、C3H8
C．C2H4、C3H6 D、C3H6、C3H8
11．將一定量的有機物充分燃燒后的產物通入足量石灰水中完全吸收，經過濾得沉淀20g，濾液質量比石灰水減少5.8g，則該有機物可能是 （ ）
A．乙烯 B．乙二醇
C．乙醇 D．甲酸甲酯
12．amL三種氣態(tài)烴混合物與足量O2混合點燃后恢復到原來狀態(tài)（常溫、常壓），體積共縮小2amL，則三種烴可能是 （ ）
A．CH4，C2H4，C3H4
B．C2H6，C3H6，C4H6
C．CH4，C2H6，C3H6
D．C2H4，C2H2，CH4
二、非選擇題
13．有機物在氧氣中燃燒，其中的碳氫原子數與消耗氧的量有一定關系，
（1）等質量的醛（CnH2nO）和羧酸（CmH2mO2）分別充分燃燒時n與m為何關系時消耗氧的量相同________（寫出n與m的數學關系）。
（2）等物質量的同碳數的烯烴與飽和一元醇分別充分燃燒時，消耗氧氣的量相同。等物質的量的同氫原子數的_____烴（填烷、烯、炔或苯的同系物）與飽和一元_______（填醇、醛或羧酸或酯）分別燃燒時，消耗氧氣的量相同。
14．燃燒1體積某烴的蒸氣生成的CO2比H2O（氣）少1體積（相同狀況），0.1mol該烴充分燃燒，其產物全部被堿石灰吸收，堿石灰增重39g，該烴的分子式是______。
答 案
一、選擇題
1．A 2．B 3．A 4．C、D 5．B
6．A提示：生成水10.8g 18g/mol=0.6mol，3H2O～C2H6O，有乙醇0.2mol，含碳0.4mol，設生成CO、CO2物質的量分別為x、y，
7．B 8．D 9．D 10．C
11．B、C 提示：設生成10g沉淀需CO2物質的量為x，溶液質量減少為y
Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O 溶液質量減少
1mol 100g （100-44）g
x 10g y
x=0.1mol y=5.6g
反應產生H2O的質量為：5.6g-2.9g=2.7g
12．A
二、非選擇題
13．（1）2n （2）烷，羧酸或酯 14．C6H14 提示：根據題意：1體積烴的蒸氣燃燒生成的CO2比蒸氣少1體積。該烴一定為烷烴，可根據烷烴燃燒通式求出n值。
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