高中化学烷烃燃烧计算的规律

一、有机物燃烧通式及规律的应用

解该类题目的依据是烃及烃的衍生物的燃烧通式

CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O

CxHyOz+(x+ － )O2 xCO2+ H2O

1．通过有机物燃烧产物确定分子式

有机物燃烧产物通常是CO2和H2O，由CO2和H2O的量可确定C、H原子的物质的量，再根据质量守恒或分子量确定是否含有氧元素及含氧原子的物质的量的多少。当求出有机物中各原子的物质的量后，即确定了有机物的分子式。

例1．某有机物880g，完全燃烧后得到CO2 220g、H2O 108g。该有机物的蒸气密度是相同状况下H2密度的44倍，则该有机物的分子式为

A．C5H6O B．C5H12 C．C5H12O2 D．C5H12O

解析

确定有机物的分子式即求出1mol有机物中含有C原子、H原子及其它原子的物质的量

有机物分子量为2×44＝88

88克有机物的物质的量为

＝01mol

n(H2O)= =06mol n(CO2)= =05mol

判断是否含有氧原子：880-12×05-2×06=16(g)

含氧原子n(O)= =01mol

有机物∶C∶H∶O

＝01mol∶05mol∶12mol∶01mol

＝1mol∶5mol∶12mol∶1mol

所以，有机物分子式为C5H12O

方法2．计算有机物分子量为88，由选项可知，分子量为88的有机物为C5H12O

正确答案为选项D

2．根据反应前后气体体积差确定分子式

例2．在同温同压下，10ml某种气态烃在50ml O2中完全燃烧，得到液态水和35ml的混合气体，则该烃的分子式为（ ）

A．C4H6 B．C2H6 C．C3H8 D．C3H6

解析：

根据10ml烃在50mlO2中完全燃烧，所以O2是适量或过量的。

设该烃的分子式为CxHy

CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O(液) △V

1 (x+ ） x (1+ )

10 50 60-35=25

y=6

同时：

10(x+ )≤50

将y=6带入即得x≤35。

所以该烃是C2H6或C3H6。

小结：

气态烃燃烧前后气体体积变化规律

Ⅰ．当生成水是气态时

CxHy+(x+ )O2→xCO2+ H2O(气) △V

1 (x+ ) x (1- )

△V＝V前－V后＝1－y/4

Ⅱ．当生成水是液态时

CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O(液) △V

1 (x+ ) x (1+ )

△V＝V前－V后＝1＋ △V＞0 体积永远减小

由上知：气态烃燃烧前后气体体积变化与C原子数无关，只与H原子和温度有关。

例3．燃烧1mol CxHy时，消耗O2 5mol，则x和y之和是

A．5 B．7 C．9 D．11

解析：

本题是考查烃燃烧耗氧量计算问题。可以写出烃完全燃烧的方程式：

CxHy+(x+ )O2→xCO2+ H2O

依题意：x+ =5

讨论：当x=1时，y=16，不合理

当x=2时，y=12，不合理

当x=3时，y=8，合理，为C3H8，则：

x和y之和为11，本题正确答案为（D）。

3．利用中间值（平均值）确定有机物的分子式

例4．完全燃烧标准状况下某烷烃和气态烯烃的混合物224L，生成CO2 66g，水的质量为405g。

求（1）混合气体的平均摩尔质量

（2）混合气体的成分和体积分数

解析：

气体混合物共01mol，CO2为015mol，H2O为0225mol，平均分子组成为C15H45所以平均摩尔质量为12×15+1×45=225g/mol。混合物中两气体摩尔质量一个大于225，另一个小于225，小于225的只有CH4，则烯烃为C3H6、C4H8，不会是C2H4，因为混合物平均含H原子数是45，CH4中H原子数小于45，所以另一气态烯烃含H原子数大于45，则为C3H6或C4H8，所以混合气体可能是 与 对这两组进行检验。

分别由平均含C原子数和H原子数计算两种烃的体积比。若为 由平均C原子数计算

若为 不合题意，舍去，

所以混合气体为CH4和C3H6。

CH4％＝ ×100％＝75％ C3H6％为25％

4．耗氧量大小的比较

有机物燃烧的实质是C、H原子结合O生成CO2和H2O的过程，耗O2量取决于有机物含有C、H原子个数。

1mol C原子耗 1 mol O2；4 mol H原子耗 1mol O2

例5．（1）．等质量的下列有机物耗氧量由大到小的顺序是_________________。

①C2H6 ②C2H4 ③C3H8 ④聚乙烯 ⑤C4H6

(2)．等物质的量的下列有机物耗氧量由大到小的顺序是______________。

①C2H6 ②C3H4 ③C2H5OH ④ C2H6O2 ⑤C3H8O3

解析

（1）因为每12克碳消耗32克氧气，每4克氢消耗32克氧气，所以相同质量的烃，含氢的质量分数越高，耗氧量越大。设题中每摩有机物中含碳元素的物质的量为1摩，则有机物的表达式依次为CH3、CH2、

CH8／3、CH2、CH15，所以，氢的质量分数由高到低的顺序是①>③>④=②>⑤

解析

（2）

①C2H6～35O2

②C3H4～4O2

③C2H5OH～C2H4•H2O～3O2

④C2H6O2～C2H2•2H2O～25O2

⑤C3H8O3～C3H2•3H2O～35O2

所以，等物质的量的有机物耗氧量由大到小顺序为②>①=⑤>③>④

例6．下列各组混合物，不管以任何比例混合，只要总质量固定，经过燃烧后产生CO2的量为一恒定值的是

A．醛和甲酸甲酯 B．乙醇和乙酸

C．丙烯和丙烷 D．乙炔和苯蒸气

解析：根据题意总质量固定，若以任何比例混合，燃烧后产生CO2的量为一恒定值，则说明两物质的含碳质量分数相同。若两物质的最简式相同则含碳质量分数相同。甲醛和甲酸甲酯最简式为CH2O，乙块和苯蒸气最简式为CH，故答案为A、D。

练习与思考一

1．在常温条件下，只含C、H、O的某些有机物在足量O2中充分燃烧，恢复到室温后，其燃烧所消耗O2的物质的量与燃烧后所产生气体的物质的量相等

①写出符合上述条件的有机物的通式________________________。

②在符合条件的有机物中，若其分子中含一个碳原子，则该物质的结构简式为：_______________；若其分子中含两个碳原子，写出对应的两种物质的结构简式：________________________________。

2．含C、H、O三种元素的有机物，完全燃烧时消耗O2和生成CO2的体积比是1∶4，则[(CxOy)m(H2O)n](m、n均为正整数)中x∶y=_________________。其中式量最小的有机物的化学式为____________________________。

3．A、B两种有机物组成的混合物，当混合物的总质量相等时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧后生成的CO2的质量都相等，符合这一条件的有机物的组合是

A．HCHO CH3COOH B．C6H6 C6H5OH

C．CH3OH HOCH2CH2OH D．CH4 C10H8O2

练习与思考一答案

1．①Cn(H2O)m ②HCHO；CH3COOH、HCOOCH3

2．2∶3 (提示：由CxHy+O2 4CO2及C、O守恒可得x=4，y=6)； H2C2O4

3．A、D

设有机物化学式为CxHyOz

M(有机物）=222=44(g/mol)

CxHyOz + （x+y/4-z/2)O2→xCO2+y/2H2O

12x+y+16z=44式量

x=y/2得到等物质的量的CO2，H2O

44/44=[（x+y/4-z/2)32]/(124-44)根据燃烧方程式

得：x=2 y=4 z=1

该有机物化学式为C2H4O

因为不饱和度为1，推知该有机物为乙醛CH3CHO

CxHy+(x+y/4)O2=xCO2+y/2H2O

等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时耗氧量的多少决定于（x+y/4）的数值，其值越大，耗氧越多，反之越少。

质量相同的烃完全燃烧时，耗氧量的多少决定于CHy中y的数值，y值越大耗氧越多，反之耗氧越少。

CH4 + 2O2 == CO2 + 2H2O，16g CH4即1 mol，反应生成1 mol CO2和2 mol H2O。

2Na2O2 + 2CO2 == 2Na2CO3 + O2 2Na2O2 + 2H2O == 4NaOH + O2

从方程式不难看出，每2 mol CO2通入放出1 mol O2，固体增加的质量等同于2 mol CO的质量；

同理每2 mol H2O通入放出1 mol O2，固体增加的质量等同于2 mol H2的质量。

所以，1 mol CO2和2 mol H2O通过Na2O2，固体增加的质量等同于“1 mol CO的质量 + 2 mol H2的质量”，即：28 + 4 =32

1不同烃完全燃烧，当等质量时，分子中每个C原子分配的H原子越多，耗氧量越大，既氢的质量分数越高。

2不同有机物分别完全燃烧时，若生成的CO2和H2O质量比（或物质的量比）相同，则其分子中C、H原子个数比相同，但最简式不一定相同。

有机物燃烧规律十则

燃烧通式为：CxHy＋(x＋y/4)O2＝xCO2＋y/2 H2O CxHyOz＋(x＋y/4－z/2)O2＝xCO2＋y/2 H2O

一、气态烃燃烧体积的变化

若水为液体，燃烧后体积缩小，减小值只与烃中氢原子数目有关；若水为气体，总体积变化也只与氢原子数目有关：H=4，V前＝V后；H＞4，V前＜V后；H＜4， V前＞V后。

例1、体积为10mL的某气态烃，在50mL足量O2里完全燃烧，生成液态水和体积为35 mL气体（气体体积均在同温同压下测定），此烃的分子式是 （ ）

A、C2H4 B、C2H2 C、C3H6 D、C3H8

解析：因为水为液体，由燃烧通式得出体积差为(1＋y/4)，由差量法求得y＝6，选D。

二、烃的物质的量与燃烧产物中CO2和H2O的物质的量的关系

n(烷烃)＝n(H2O)－n(CO2)； 烯烃：n(H2O)＝n(CO2)； n(炔烃)＝n(CO2)－ n(H2O)。

例2、由两种烃组成的混合物，已知其中之一为烯烃。燃烧1mol该混合物，测得产生CO2 40mol及 H2O 44mol，试求混合烃的组成情况？

解析：烯烃：n(H2O)＝n(CO2)，所以得出n(烷烃)＝n(H2O)－n(CO2)＝04mol、n(烯烃)=06mol，设烷烃为CmH2m+2、烯烃为CnH2n，得出04m+06n＝4 mol，讨论有3组符合题意，即：m＝2和n＝7；m＝4和n＝4；m＝6和n＝1。

三、等质量的不同烃完全燃烧消耗O2及生成CO2和H2O的情况

C/H个数比越大，生成CO2越多； H/C值越大，生成水越多，消耗O2也越多；实验式相同的不同烃，上述三者对应都相等。

例3、完全燃烧某混合气体，所产生的CO2的质量一定大于燃烧相同质量丙烯所产生CO2的质量，该混合气体是 （ ）

A、乙炔、乙烯 B、乙炔、丙烷 C、乙烷、环丙烷 D、丙烷、丁烯

解析：烯烃和环烷烃C/H=1/2；烷烃C/H＜1/2；炔烃C/H＞1/2，所以炔烃与炔烃或炔烃与烯烃的组合，C的质量分数大于烯烃，选A。

四、总质量一定的两种有机物以任意比混合，完全燃烧消耗O2及生成CO2和H2O为定值

CO2或H2O为定值，两种有机物满足C或H的质量分数相等，包括实验式相同的情况；消耗O2不变，满足实验式相同。

例4、某种含三个碳原子以上的饱和一元醛A和某种一元醇B，无论以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧生成CO2和H2O的质量不变。

（1）醇B应符合的组成通式？（2）醇B的分子结构满足的条件？

解析：饱和一元醛的通式为CnH2nO，与醇混合燃烧符合题干条件，二者实验式应相同，由此推出二者通式也相同；与饱和一元醇的通式相比，此醇分子中应含有一个碳碳双键或一个碳环。

五、等物质的量的不同有机物完全燃烧，消耗O2及生成CO2和H2O相等

CO2或H2O相等，分子式中碳原子或氢原子个数相等；消耗O2相等，燃烧通式中O2系数相等，或将分子式变形，提出 (CO2)m ( H2O)n后剩余部分相等。

例5、燃烧等物质的量的有机物A和乙醇用去等量的O2，此时乙醇反应后生成的水量是A的15倍，A反应后生成的CO2 是乙醇的15倍，A是 （ ）

A、CH3CHO B、C2H5COOH C、CH2=CHCOOH D、CH3-CH(CH3)-OH

解析：由乙醇分子中C、H的个数，可确定A的分子式为C3H4Ox，再由消耗O2相等，可确定A中氧原子为2，选C。

六、总物质的量一定的不同有机物以任意比混合

1、消耗O2和生成水为定值：两分子式满足H相等，相差n个C，同时相差2n个O。

2、消耗O2和生成CO2为定值：两分子式满足C相等，相差n个O，同时相差2n个H。

例6、有机物A、B分子式不同，它们只可能含C、H、O中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混合，只要物质的量之和不变，完全燃烧时，消耗的O2和生成的水的物质的量也不变。

（1）A、B组成必须满足的条件？（2）若A是CH4，则符合上述条件的化合物B中相对分子质量最小的是？并写出含有－CH3的B的两种同分异构体？

解析：B比CH4多一个C，两个O，分子式为C2H4O2，结构为：CH3COOH和HCOOCH3。

七、根据有机物完全燃烧消耗O2与CO2的物质的量之比，推导有机物可能的通式

将CaHbOc提出若干个水后，有三种情况： V(O2)/V(CO2) ＝1，通式为Ca(H2O)n； V(O2)/V(CO2) ＞1，通式为(CaHx)m (H2O)n； V(O2)/V(CO2) ＜1，通式为(C aOx)m (H2O)n

例7、现有一类只含C、H、O的有机物，燃烧时所消耗O2和生成的CO2的体积比为5∶4(相同状况),按照上述要求,该化合物的通式可表示为？(最简化的通式)并写出这类化合物相对分子质量最小的物质的结构简式？

解析：因为V(O2)/V(CO2) ＝5∶4＞1，所以通式为(CaHx)m (H2O)n的形式，再由C和H消耗O2的关系可得出：通式为(CH)m(H2O)n； CH3CHO。

八、根据有机物完全燃烧生成水与CO2的量或比例，推导分子式或通式

根据CO2与H2O的物质的量多少或比值，可以知道C、H原子个数比，结合有无其他原子，可以写出有机物的分子式或通式。

例8、某有机物在O2中充分燃烧，生成物n(H2O) ∶n(CO2) ＝1∶1，由此可以得出的结论是( )

A、该有机物分子中C∶H∶O原子个数比为1∶2∶1 B、分子中C∶H原子个数比为1∶2

C、有机物必定含O D、无法判断有机物是否含O

解析：由H2O和CO2的物质的量比可以确定通式为：CnH2nOx，无法确定氧，选B、D。

九、有机物燃烧产物与Na2O2反应的规律

分子式能改写为(CO)mH2n形式的物质，完全燃烧后的产物与过量Na2O2反应，固体增加的质量与原物质的质量相等。

例9、某温度下mg仅含三种元素的有机物在足量O2 充分燃烧。其燃烧产物立即与过量Na2O2反应，固体质量增加了mg。

（1）下列物质中不能满足上述结果的是 （ ）

A、C2H6O2 B、C6H12O6 C、C12H22O11 D、(C6H10O5)n

（2）A是符合上述条件且相对分子质量最小的有机物，则A的结构简式为？

解析：（1）C D （2）HCHO

十、不完全燃烧问题

有机物不完全燃烧产物中会有CO生成，而CO不能被碱石灰等干燥剂吸收。

例10、1L丙烷与XLO2混合点燃，丙烷完全反应后，生成混合气体为aL(在120℃，101×105Pa时测定)。将aL混合气体通过足量碱石灰后，测得剩余气体体积为bL。若a－b=6，则X的值为( )

A、4 B、45 C、55 D、6

解析： 假设1L丙烷完全燃烧，应产生3 L CO2和4 L水蒸气，通过足量碱石灰后全被吸收，因此 a－b=7，由此断定为不完全燃烧，再经原子守恒可确定X=45。

有机物燃烧是高考化学有机部分的一个重点，通常以选择题形式出现，有时也以计算填空形式出现。主要考查学生知识的灵活应用能力，现对这部分常考及遇到的规律总结如下：

一、比较有机物燃烧耗氧量，生成CO2（或H2O）的量的相对大小：

1．等质量的烃（设为CxHy）完全燃烧时，把烃的分子式写成CHy/x，y/x越大耗氧量越大，生成的H2O越多，而生成的CO2越少。

2等物质的量的烃（设为CxHy）完全燃烧时，耗氧量决定于“x+y/4”的值。

还可以按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。

生成CO2（或H2O）的量决定于x（或y）

3等物质的量的烃的衍生物（设为CxHyOz）完全燃烧时，耗氧量决定于“x+y/4-z/2”的值。