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福建省东山第一中学 瀚海化学竞赛协会 高二第十期例报专题：有机物燃烧规律与有机推断基础 主编：吴韬 副主编：朱树炎 一、等物质的量和等质量的不同有机物完全燃烧时耗氧量及生成物（CO2、H2O）量的比较。 1等物质的量的烃或烃的含氧衍生物 （1）烃 CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O 1 x+ 当(x+)越大，耗氧量越大，且x为主要决定因素。当x、y均不同时，一般x越大，耗氧量越大，生成的CO2量也越大；当y越大时，生成的水量也越大。 （2）烃的含氧衍生物 CxHyOz+（x+）O2xCO2+H2O 耗氧量取决于(x+)，即与x、y、z有关.如何更简单判断呢？注意C、H燃烧与O的关系： C O2 记为“CO2” 2H O 记作“H2O”等物质的量的有机物中增或减n个“CO2”或m个“H2O”完全燃烧时耗氧量不变。故可把烃的含氧衍生物的化学式变换为“H2O”及“CO2”的组合方式：CH(H2O)n(CO2)n由此看出，该有机物耗氧量取决于CH . 生成H2O量取决于总的氢原子数y+2m， 生成CO2量取决于总的碳原子数x+n， 结论：（1）同物质的量不同有机物CxHy(H2O)n(CO2)n与CxHy(H2O)n(CO2)m完全燃烧耗O2相等。 （2）符合上述条件的有机物组成的混合物，只要总的物质的量一定，耗氧量为定值，等于同物质的量的任一组的耗氧量。 2等质量的烃或烃的含氧衍生物 分析C、H燃烧耗氧量： C O2 4H O2 12g 1mol 4g 1 mol （1）等质量的烃完全燃烧，H%质量分数越高。耗氧量越大，生成H2O量越大，生成的CO2量越少。 （2）方法：若计算各种烃的H%来判断是繁琐的，故可对烃进行变形，将CxHy变换为CH.当值越大，H%越大，H%越高，耗O2量越大。 （3）总结质量各类主要烃燃烧耗O2量关系同 碳 数 烃 递 减 递 增 递 减 通式 变形式CH 耗O2量（nO2）与C数关系 CnH2n+2 CH2+ n n O2CnH2n CH2 n与nO2无关 H% C% nO2CnH2n2 CH2 n n O2 CnH2n6 CH2 n n O2提示：（1）C2H2、C6H6中C的百分含量很高，燃烧不完全，大量微小的碳粒形成浓烈黑烟。 （2）以上面图示可看出，随着原子数的递增，同碳数的各类烃的C%差距逐渐减小，故燃烧时现象无明显差别。 （3）注意：在各类烃中H%最高的CH4，其次为C2H6.在上述各类烃中C%最高的是C2H2、C6H6，除此外还有C8H8（如立方烷）在所有烃中并非是最简式CH的烃C%最高的。如还有C10H8（萘）更高。 （4）结论：等质量的具有相同最简式的有机物完全燃烧时，耗氧气量，生成的CO2量相等。但耗O2量未必相同.如何寻找符合这些特征的有机物分子呢？4C3O 若H不变，将C与O等量代换，如C12H8 C8H8O3.C12H8与C8H8O3等质量燃烧时，生成水量相等 二、烃燃烧前后气体体积变化规律及应用1 t100 ，H2O为水蒸气， Vg=V后V前CxYy+(x+) O2 xCO2+H2O(g) Vg 1 1 当y4 Vg0 H原子数4的气态烃 y=4 Vg=0 CH4、C2H4、C3H4符合 y4 Vg0 只有C2H2符合2当t100，H2O为液态水CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O(L) Vg 1 (1+) Vg=V后V前 = (1+)0即V前V后 = 1+0.t100时，任意烃完全燃烧时，气体体积总是减小，且减小的值与烃分子中的H原子数及烃的量有关，与C原子数无关。其实，不论水是否为气体，烃完全燃烧前后引起的体积变化总是与烃的量及烃分子内的H原子数有关，而当烃不完全燃烧时，则应别当别论。 三、根据燃烧产物CO2和H2O的相对大小来判断烃或混合烃的组成。分析主要各类烃燃烧生成的CO2和H2O量的关系：烷烃 CnH2n+2 nCO2 (n+1)H2O烯烃 CnH2n nCO2 nH2O炔烃 CnH2n-2 nCO2 (n1)H2O苯及其共同物 CnH2n-6 nCO2 (n3)H2O1根据CO2与H2O的物质的量或CO2和H2O（g）体积大小逆推所属烃的种类。若生成的水蒸气体积比CO2多1，则为烷烃若生成的水蒸气体积与CO2相等，则为烯烃或环烷烃若生成的水蒸气体积比CO2少1，则为二烯烃或炔烃若生成的水蒸报体积比CO2少3，则为苯的同系物2根据混合链烃完全燃烧生成的nCO2和nH2O的多少来判断混合烃的可能组成。（1）当nH2OnCO2时，一定会有烷烃，也可能有烯烃、炔烃。（2）当nH2O=nCO2，其可能的组合为 均为烯烃 n烷=n炔（3）当nCO2nH2O可能组合，则一定有炔烃. 均为炔烃 n炔=nCO2nH2O 提示：设烷烃含xmol，烯烃含ymol，炔烃zmol.每一种烃燃烧生成的nH2OnCO2=niCnH2n+2 nCO2+(n+1)H2O n1 1 1 x xCnH2n nCO2+nH2O n2 1 0 y 0CnH2n2 nCO2+(n1)H2O n2 1 1 z z（1）若组成为烷烃和烯烃的混合物总：nH2OnCO2=n1+n2=x=n烷（2）若组成烷烃的混合物总：nH2OnCO2=n1+n2=xz= n烷n炔判断的内容规律特例等体积的烃完全燃烧耗氧量多少的判断烃分子式为CxHy时，（x+y/4）值越小，耗氧越少等体积的烃完全燃烧，CH4耗氧量最少等质量的烃完全燃烧耗氧量多少的判断烃分子内含碳量越高（即CHy/x中y/x值小），耗氧越少等质量的烃完全燃烧，CH4耗氧量最多温度不变（高于100），气态烃完全燃烧，反应前后密闭容器内压强大小的判断组成为CxHy的烃，当y4时，反应后压强增大乙炔燃烧后，密闭容器内的压强减小含氧衍生物完全燃烧时，耗氧量多少的判断组成为CxHy(H2O)n的物质，每摩耗氧（x+y/4）mol；组成为CxOy(H2O)n的物质，每摩耗氧（x-y/2）mol组成符合CxHy(H2O)On的物质中CH2O每摩耗氧量最少；组成符合CxOy(H2O)n的物质中，乙二醛每摩耗氧最少四、有机物完全燃烧的通式：烃：CxHy+（x+y/4）O2xCO2+y/2H2O烃的衍生物：CxHyOz+（x+y/4-z/2）O2xCO2+y/2H2O1、有机物的质量一定时：1.烃类物质(CxHy)完全燃烧的耗氧量与成正比.2.有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定，则有机物中含碳或氢的质量分数一定；若混合物总质量一定，不论按何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2或H2O的物质的量保持不变，则混合物中各组分含碳或氢的质量分数相同。3.燃烧时耗氧量相同，则两者的关系为：同分异构体 或 最简式相同2、有机物的物质的量一定时： 1.比较判断耗氧量的方法步聚：若属于烃类物质，根据分子中碳、氢原子个数越多，耗氧量越多直接比较；若碳、氢原子数都不同且一多一少，则可以按1个碳原子与4个氢原子的耗氧量相当转换成碳或氢原子个数相同后再进行比较即可。若属于烃的含氧衍生物，先将分子中的氧原子结合氢或碳改写成H2O或CO2的形式，即将含氧衍生物改写为CxHy(H2O)n或CxHy(CO2)m或CxHy(H2O)n(CO2)m形式,再按比较CxHy的耗氧量。2.有机物完全燃烧时生成的CO2或H2O的物质的量一定，则有机物中碳原子或氢原子的个数一定；若混合物总物质的量一定，不论按何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2或H2O的量保持不变，则混合物中各组分中碳或氢原子的个数相同。3、一定量的有机物完全燃烧,生成的CO2和消耗的O2的物质的量之比一定时：1.生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况2.生成的CO2的物质的量等于消耗的O2的物质的量的情：符合通式Cn(H2O)m3.生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况若CO2和O2体积比为43 ,其通式为(C2O)n (H2O)m。若CO2和O2体积比为21 ，其通式为(CO)n (H2O)m。4、有机物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比一定时：有机物完全燃烧时,若生成的CO2和H2O的物质的量之比为a:b,则该有机物中碳、氢原子的个数比为a:2b，该有机物是否存在氧原子，有几个氧原子，还要结合燃烧时的耗氧量或该物质的摩尔质量等其他条件才能确定。5、有机物完全燃烧前后气体体积的变化1.气态烃(CxHy)在100及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个数有关若y=4,燃烧前后体积不变,V=0若y4,燃烧前后体积增大,V=若y4,燃烧前后体积减少,V=2.气态烃(CxHy)完全燃烧后恢复到常温常压时气体体积的变化直接用烃类物质燃烧的通式通过差量法确定即可。3.液态有机物(大多数烃的衍生物及碳原子数大于4的烃)的燃烧,如果燃烧后水为液态,则燃烧前后气体体积的变化为：氢原子的耗氧量减去有机物本身提供的氧原子数的。6、有机物分子组成中氢原子数的确定规律 通过比较各类有机物的分子组成，在碳原子数相同的条件下，跟烷烃中的氢原子数比较，有以下规律： 分子结构中有一个双键(无论是碳碳双键还是其他双键)，应减少两个氢原子，余类推。 分子结构中有一个环，应减少两个氢原子，余类推。 分子结构中有一个叁键，应减少四个氢原子，余类推。 分子结构中有一个卤原子(x)，应减去一个氢原子，余类推。 分子结构中有氧原子或硫原子(非双键氧或硫原子)，不加不减氢原子。 分子结构中有一个氮原子(非双键、叁键氮原子)，则加上一个氢原子，余类推。 例如：苯的分子中有6个碳原子，其结构中有一个环，还有相当于双键三个，在烷烃氢原子的基础上共应减去8个氢原子，故分子式为C6H6又如苯分子中的一个碳原子被氮原子代替，只有五个碳原子，在烷烃的基础上，氢原子数应是4个，由于多出1个氮原子应再加上1个氢原子，故其分子式是C5H5N附：有机推断 1：能使溴水褪色的有机物通常含有“CC”、“CC”或“CHO”。 能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物通常含有“CC”或“CC”、“CHO”或为“苯的同系物”。 能发生加成反应的有机物通常含有“CC”、“CC”、“CHO”或“苯环”，其中“CHO”和“苯环”只能与H2发生加成反应。 能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有“CHO”。 能与钠反应放出H2的有机物必含有“OH”、“COOH”。能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中必含有-COOH。能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质。遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。能发生连续氧化的有机物是伯醇，即具有“CH2OH”的醇。比如有机物A能发生如下反应：ABC，则A应是具有“CH2OH的醇，B就是醛，C应是酸。 2：当反应条件为NaOH醇溶液并加热时，必定为卤代烃的消去反应。当反应条件为NaOH水溶液并加热时，通常为卤代烃或酯的水解反应。当反应条件为浓H2SO4并加热时，通常为醇脱水生成醚或不饱化合物，或者是醇与酸的酯化反应。当反应条件为稀酸并加热时，通常为酯或淀粉的水解反应。当反应条件为催化剂并有氧气时，通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸。当反应条件为催化剂存在下的加氢反应时，通常为碳碳双键、碳碳叁键、苯环或醛基的加成反应。当反应条件为光照且与X2反应时，通常是X2与烷或苯环侧链烃基上的H原子发生的取代反应，而当反应条件为催化剂存在且与X2的反应时，通常为苯环上的H原子直接被取代。 3：根据与H2加成时所消耗H2的物质的量进行突破：1molCC加成时需1molH2，1molCC完全加成时需2molH2，1molCHO加成时需1molH