高二化学教案-有机物耗氧的计算 最新

有机物燃烧时耗氧量的计算
唐荣德
这类型的计算要抓住两种类型，注意最简式相同及同分异构体的特点，采用残基分析法分析。

一、相同物质的量的不同有机物燃烧时耗氧量的比较：
氢同比碳，碳同看氢；碳氢不同，一碳抵四氢；一氧减二氢，二氧减一碳。

例如，等物质的量的不饱和烃与该烃和水加成的产物(如乙烯与乙醇、乙炔与乙醛等)或加成产物的同分异构完全燃烧，耗氧量相等。

即每增加一个氧原子便内耗两个氢原子。

例1．有乙醛和乙炔的混合气体a L，当其完全燃烧时，消耗相同状况下氧气的体积为
( B )
A. 2a L
B. 2.5a L
C. 3a L
D. 条件不足，无法计算
解析：乙炔为C2H2，乙醛为C2H4O，按一氧减二氢，可写成C2H2·H2O，故耗氧量相同，为2.5a L，应选B。

例2．下列各组有机物，不管组内两种物质以何种比值混合，只要总的物质的量一定，则在完全燃烧时，消耗的氧气为恒量的是( BC )
A. C3H8和C4H6
B. C5H10和C5H12O
C. C5H10和C6H6
D. C2H6O和C2H6O2
解析：一碳耗二氧，一碳抵四氢，一氧减二氢。

例3．有机物A、B只可能是烃或烃的含氧衍生物，等物质的量的A和B完全燃烧时，消耗的O2相等，A和B的相对分子质量相差值不可能是(n为正整数)( B )
A. 8n
B.14n
C. 18n
D. 44n
解析：此题用到规律：氢同比碳，碳同看氢，碳氢不同，一碳抵四氢；一氧减二氢，二氧减一碳。

应有3种情况：C x H y，C x+1H y-4或C x H y，C x-1H y+4；C n H2n，C n H2n·H2O；C n H2n，C n+1H2n O2。

(2000郑州三测19)
例4．燃烧相同物质的量的下列各组物质，耗氧量相等的是( AB )
A.乙烷和甲酯乙酯
B. 邻甲苯酚和苯甲醇
C. 乙烷和乙醇
D. 乙醚和乙醇
解析：A中，C3H6O2可写成C2H6·CO2。

B中两物质为同分异构体。

例5．A为烃、B为烃的含氧衍生物。

由等物质的量的A和B组成的混合物0.05 mol在
0.125 mol的氧气中完全燃烧，生成0.1 mol CO2和0.1 mol H2O。

试通过计算回答：
(1)从分子式角度看，该混合物组成有几种可能，写出各组混合物的分子式。

(2)另取一定量的A和B完全燃烧，将其以任意物质的量比混合，且物质的量之和一定；
①若耗氧量一定，则A、B的分子式分别是、。

②若生成的CO2、H2O的物质的量一定，则A、B的分子式分别是、。

(3)另取a mol 的任意比混合的A和B的混合物，在过量的氧气中完全燃烧。

①若耗氧量为定值，则该值为mol(用含a的代数式表示)。

②若生成物CO2的物质的量为定值，则生成物水的质量
．．范围为。

解析：2C x H y O z ＋5O 2 → 4CO 2＋4H 2O ，平均式为C 2H 4O
a 2.5 a
最大：C x H 6O z → 3H 2O 最小：C x H 2O z → H 2O
a 3a a a 答案：(1) CH 4和C 3H 4O 2；C 2H 6和C 2H 2O 2；C 2H 4和C 2H 4O 2；C 2H 2和C 2H 6O 2；C 3H 6和CH 2O 2；CH 4O 和C 3H 4O (2) ①C 2H 2； C 2H 6O 2 ② C 2H 4；C 2H 4O 2 (3) ① 2.5 a ② (18 a ~54 a ) g
二、相同质量时，不同有机物燃烧时耗氧量的比较： 等质量的烃(C x H y )完全燃烧时，耗氧量及生成的CO 2和H 2O 的量均决定于x
y 的比值大小。

比值越大，耗氧量越多。

1．含氢量高的，耗氧量大。

2．分子中每个碳原子分配的氢原子数越多，耗氧量越大。

3．含氢量相同的烃耗氧量同。

4．最简式相同的烃耗氧量同，燃烧产物相同，比例亦相同。

例．下列各组中，不论二者以什么比率混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O 2的质量和生成水的质量不变的是 ( C )
A . CH 4、C 2H 6
B .
C 2H 6、C 3H 6 C . C 2H 4、C 3H 6
D . C 2H 4、C 3H 4
解析：最简式相同，等质量时，其物质的量相同。

三、烃及含氧衍生物燃烧的耗氧量的计算关系及其它规律 1．相同物质的量时，不同有机物的耗氧量的计算：
气态烃燃烧耗氧的体积为相同条件下该烃体积的(x ＋
4y )倍。

气态烃的含氧衍生物燃烧耗氧的体积为相同条件下该衍生物体积的(x ＋
4y －2z )倍。

2．有机化合物A 、B 分子式不同，它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。

如果将A 、B 不论以何种比例混合，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时所消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。

那么，A 、B 组成必须满足的条件是：A 、B 的分子式中氢原子数相同，且相差n 个碳原子，同时相差2n 个氧原子(n 为正整数)。

3．有机化合物A 、B 分子式不同，它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。

如果将A 、B 不论以何种比值混合，只要其物质的量之和不变，完全燃烧时所消耗的氧气的物质的量也不变。

那么，A 、B 组成必须满足的条件可能是：
(1) A 、B 的分子中碳原子数相同，且相差n 个氧原子，同时相差2n 个氢原子；
(2) A 、B 的分子中氢原子数相同，且相差n 个碳原子，同时相差2n 个氧原子。

例1．A 、B 是不相等的两种有机化合物，无论以何种比例混合，只要混合物的总质量不变，完全燃烧后，产生的水的质量也不变。

试写出两组符合上述情况的有机化合物的分子式，并回答A 、B 应满足什么条件。

(1991年三南高考42题)
解析：两化合物的分子式中，H 的质量百分含量必须相等， 或两种分子的相对分子质量
之比跟它们含氢的个数之比相等。

(1) C2H4和C4H8；(2) C2H4O和C4H8O2；(3)CH2O和C2H4O2、C3H6O3；(4) (C6H10O5)n；(5) (C12H8和C2H4O3H％＝；(6)C10H8和C6H8O3H％＝
例2．化合物CO、HCOOH、OHC—COOH(乙醛酸)分别燃烧时，消耗的O2和生成的CO2的体积比都是1∶2，后两者的分子式可以分别看成[(CO)(H2O)]和[(CO)2(H2O)]。

也就是说，只要分子式符合[(CO)n (H2O)m](n、m均为正整数)的各种有机物，它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比总是1∶2。

(调研试题.94.26.)
现有一些只含C、H、O三种元素的有机物，它们燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比是3∶4。

(1) 在这些有机物中，相对分子质量最小的化合物的分子式是__________；
(2) 某两种碳原子数相同的上述有机物，若它们的相对分子质量分别为a和b(a＜b)，则b－a必定是_____________(填一个数字)的整数倍；
(3) 在这些有机物中有一种化合物，它含有两个羧基，取0.2625 g 该化合物恰好能跟25.00 mL 0.1000 mol / L的NaOH溶液完全中和，由此可以计算得知该化合物的相对分子质量应是__________________，并可推导出它的分子式应是_____________________。

解析：将一个未知化合物的分子式折成若干部分，利用各种信息逐步求得其各部分，然后再拼合求整体，是常用的方法。

本题利用燃烧耗氧量和生成的CO2的量求得C x O y就是“部分分子式”或称做“残基分子式”。

由于考生并没有这个概念(也并不要求考生考前有此概念)，所以题目的第一段即作了引导，故本题给予的信息是“一种方法”。

本题第一段给予的信息有：
(1) 只含C、H、O的有机化合物，燃烧产物只有CO2和H2O。

(2) 如果在有机化合物的分子式中，按H∶O＝2∶1的比率，增加或减少H、O原子，并不会改变消耗O2量和生成的CO2量之比。

(3) 因此，在燃烧耗O2量和生成的CO2量之比为定值的情况下，可以利用该比值先求出一个残基(R)作基础，整个分子式将是这个残基R和H2O整数倍的组合R n(H2O)m，m、n均为正整数。

解本题，已知V(O2)∶V(CO2)＝3∶4，按试题所给信息的方法，将分子式分解成(H2O)m 部分和只含C和O的残基R部分。

R中C和O的比率可计算如下：
令残基R为C x O y，则按题意C x O y＋z O2＝x CO2，由于反应前氧的原子数相等，以及题设V(O2)∶V(CO2)＝3∶4，可得两式：
y＋2z＝2x
解之，得：x＝2y。

因此，这一类有机物的分子式可以写成
(C2O)n(H2O)m，m、n均为正整数。

(1) 若n＝1，m＝1，则分子式是C2O·H2O或C2H2O2，根据该分子式可以写出相应合理的结构简式：OHC－CHO(乙二醛)，该答案成立。

(2) 若两个化合物C 原子数相同，即n 为一定值，差别仅为m 值，则由差值(H 2O)m 可见，其分子式之差值必为H 2O 分子量18的整数倍。

(3) 由于题设化合物含有2个残基，因此它的摩尔质量应该是×2 ＝210 g / mol ，若分子含2个C ，HOOC －COOH ，不符合(C 2O)n (H 2O)m 通式，不合理。

若分子含4个C ，(C 2O)n 部分分子量是12×4＋16×2＝80 g / mol ，用210减它，剩下130 g / mol 不是18的整数倍，不合理。

若分子含6个C ，(C 2O)n 部分分子量是12×6＋16×3＝120 g / mol ，用210减它，剩下90 g / mol ，它是18的5倍，即m ＝5，由此可得分子式(C 2O)3(H 2O)5 ，即C 6H 10O 8，即为所求。

根据分子式可以得出相应的合理的结构简式：
(葡萄糖二酸等)，所以该答案合理。

另解：对于(1)，(x ＋－
)∶x ＝3∶4，得x ＋y －z ＝0，讨论：当z ＝1时，x ＝1，y ＝1；x ＝2，y ＝0，皆不成立。

当z ＝2时，x ＋y ＝4，由于y 不能为奇数，故x 也不能为奇数；只能x ＝2，y ＝2，即分子式为C 2H 2O 2。

或C x O y ＋3O 2＝4CO 2，得：2(C 2O)。

对于(3)，有40n ＋18m ＝210，m ＝5，n ＝3。

答：(1)C 2H 2O 2 (2)18 (3)210 C 6H 10O 8
例3．有机物在氧气中燃烧时，其中的碳、氢原子数与消耗氧的量有一定关系。

(1) 等质量．．．的不同烃(C x H y )燃烧时，消耗氧的量随烃中碳、氢原子数比值(y
x )增大而 (填“增大”或“减小”)。

(2) 等质量．．．
的醛( C n H 2n O )和羧酸( C m H 2m O 2 )分别充分燃烧时，n 与m 为何关系时，消耗氧的量相同 (写出n 和m 的数学关系)。

(3) 等物质的量的同碳原子数．．．．．．．．．．．
烯烃与饱和一元醇分别充分燃烧时，消耗氧气的量相同。

等物质的量的同氢原子数．．．．．．．．．．．
的 烃(填“烷”、“烯”、“炔”或“苯的同系物”)与饱和一元 (填“醇”、“醛”或“羧酸或酯”)分别充分燃烧时，消耗氧的量相同。

解析：(2) 最简式相同的特点。

(3) C n H 2n +2与C n +1H 2n +2O 2或C n H 2n +2·CO 2
答案：(1) 减小 (2) 2n ＝m (3) 烷；羧酸或酯。