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高考化学第二轮复习 有机化合物燃烧问题教案
展开安徽省怀远县包集中学高考化学第二轮复习教案:有机化合物燃烧问题
教学目标
知识技能:掌握有机物燃烧耗氧量、生成二氧化碳和水的量的有关规律及计算方法。掌握根据燃烧产物的量判断有机物的组成。
能力培养:通过习题的解题思路及方法的讨论,培养学生的逻辑思维能力,归纳小结有关规律及技巧的能力。
科学思想:对学生进行从个别到一般的辩证唯物主义观点教育。
科学品质:通过燃烧过程各种量规律的探索,培养学生勇于探索及严谨认真的科学态度。
重点、难点 有机物燃烧各种量之间有关规律的探索。
教学过程设计
教师活动
【提问】请写出烃及其含氧衍生物燃烧的通式。
【设疑】从燃烧通式中能找出烃及烃的含氧衍生物燃烧的哪些规律?
【引入新课】
一、等物质的量的烃及其含氧衍生物完全燃烧时耗氧量、生成CO2及H2O量的比较。
【投影】
例1 等物质的量下列烃完全燃烧时耗氧气的量最多的是_______,生成水最少的是__________。
A.CH4 B.C2H4 C.C2H2 D.C6H6
请学生通过解题小结,等物质的量的烃分别燃烧消耗氧气生成CO2及H2O的量的有关规律。
学生活动
归纳小结:
根据燃烧通式求解:答案为D、C。
小结规律:等物质的量烃完全燃烧时耗氧量取决于x与y的值,生
【投影】
例2 等物质的量的下列有机物完全燃烧时,消耗氧气的量最多的是
( )
A.甲烷 B.乙醛
C.乙二醇 D.乙醇
指导学生讨论解题方法。
讨论方法:
方法1 利用燃烧通式
①先写出化学式A.CH4,B.C2H4O,C.C2H6O2,D.C2H6
解,答案为D。
【评价】
【设问】能否将含氧衍生物转换为烃或只含碳来考虑,为什么?
思考、回答。
能。等物质的量的分子式为CmHn的烃与分子式可转换为CmHn(H2O)x的含氧衍生物,分别燃烧时耗氧的量相同。
【评价】利用此方法解决这类题的优点是:方便、快捷。
方法2.先做转换
(B)C2H4O→C2H2(H2O)
(C)C2H6O2→C2H2(H2O)2
(D)C2H6O→C2H4(H2O)
只需比较A为CH4,B、C相同为C2H2,D转化为C2H4,耗氧
【练习】
1.下列各组有机物,不管它们以何种比例混合,只要物质的量一定,则完全燃烧时消耗氧气为一定值的是 ( )
A.C4H6 C3H8
B.C5H10 C6H6
C.C2H6O C2H4O2
D.C3H6 C3H8O
2.某烃或某烃含氧衍生物只要含有的碳原子数相同,当它们以等物质的量分别充分燃烧时,所消耗氧气的量相等,则烃是___________ ,烃的衍生物是_________。
1.审题,应用规律求解。
答案为B、D。
2.思考。
讨论:同碳数的烯与饱和一元醇;同碳数的炔与饱和一元醛
如C2H4 C2H6O
C2H2 C2H4O
归纳小结:应符合烃的含氧衍生物与烃差n个水分子。还要看该种衍生物是否存在。
【设疑】相同质量的烃或烃的衍生物完全燃烧时,是否也符合这些规律?
【引入】
二、等质量的有机物完全燃烧时在相同条件下相关量的比较。
【投影】
例1 等质量的下列烃完全燃烧时消耗氧气的量最多的是
( )
A.CH4 B.C2H4
C.C2H6 D.C6H6
思考。
讨论如何求解。
方法1:常规法根据燃烧的化学方程式求解。
答案为A。
同老师一起分析,并小结有关规律。
小结规律:将CxHy转换为CHy/x,相同质量的烃完全燃烧时y/x值越大,耗氧量越高,生成水的量越多,而产生的CO2量越少。y/x相同,耗氧量,生成H2O及CO2的量相同。
方法2:
根据上述规律解题。
答案为A
小结规律:等质量具有相同最简式的有机物完全燃烧时其耗氧量相等。燃烧产物相同,比例亦相同。
成CO2与H2O的量均相同。
(3)CH2 各种烯烃
【评价】方法1费时费力。
【讲述】C+O2→CO2
12g 1mol
12H+3O2→6H2O
12g 3mol
可见同质量的碳元素、氢元素分别完全燃烧,氢元素耗氧是碳元素的3倍,质量相同的各类烃完全燃烧时,含氢量越高耗氧量越多。
【提问】请学生根据规律举几例并分析原因。
分析原因:因为最简式相同,各元素的质量分数一定相等,有机物质量相同,各元素的质量一定相同。但一定要注意最简式不同,某元素的质量分数可能相同。(如:CH4,C8H16O碳元素质量分数相等)
【评价】分析得很好。
【应用规律解题】
【投影】
例1 A、B是分子量不相等的两种有机物,无论以何种比例混合只要总质量不变,完全燃烧后产生H2O的质量也不变。试写出两组符合上述情况的有机物的分子式_____。并回答应满足的条件是____。
分析题意:只要混合物质量不变完全燃烧后产生水的质量也不变,应满足的条件是氢元素的质量分数相等。符合情况的两组为:
1.C2H2和C6H6;2.CH2O和C2H4O2。
【评价】同学们解题是正确的。应注意C12H8和C2H4O3也符合题意。一定要注意满足的条件不能是最简式相同。
【投影】
例2 有机物A、B分子式不同,它们只可能含C、H、O元素中的三种或两种。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____。若A是甲烷则符合上述条件的化合物B中分子量最小的是_____。(写出分子式)
在教师指导下,应用有关规律解题。分析:A、B应为CxHy或CxHOz。只要混合物物质的量之和不变,完全燃烧时消耗氧气和生成水的物质的量也不变,则两种有机物分子中含氢原子个数相等。若A为CH4,则B一定为CH4(CO2)n。其中分子量最小的B一定为CH4(CO2),即C2H4O2。
答案为: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。
【设问】如果A、B碳原子数相等会如何?如果燃烧时消耗氧气的量相同,那么A、B将满足什么条件?
思考回答问题:生成CO2的量相同。
A、B分子中碳原子数相同,且相差2n个氢原子同时相差n个氧原子。
【过渡】气态烃完全燃烧前后气体体积是怎样变化呢?
三、气态烃与氧气混合充分燃烧,恢复原状态(100℃以上)反应前后气体体积的变化。
聆听、思考。
【提问】分别写出CH4、C2H4、C2H2、C2H6完全燃烧的化学方程式。如果温度高于100℃,分析燃烧反应前后气体体积的变化情况。
写出有关反应的化学方程式,并分析:
CH4+2O2→CO2+2H2O
C2H4+3O2→2CO2+2H2O
C2H2+2.5O2→2CO2+H2O
C2H6+3.5O2→2CO2+3H2O
通过分析找出一般规律。
设烃CxHy为1mol
y=4,总体积不变,△V=0
y<4,总体积减小,△V=1-y/4
y>4,总体积增大,△V=y/4-1
【评价】评价学生的分析,指出如果温度低于100℃生成液态水,则不符合此规律,具体情况可通过化学方程式分析。
【练习】
1.120℃时,1体积某烃和4体积O2混合,完全燃烧后恢复到原来的温度和压强,体积不变,该烃分子式中,所含碳原子数不可能的是
( )
A.1 B.2 C.3 D.4
应用有关规律解题:
因为反应前后气体体积不变,所以氢原子数应为4。氢原子数为4时碳原子数可以为1.CH4,2.C2H4,3.C3H4,不能为4,答案为D。
【评价】对学生解题思路进行评价。
2.两种气态烃以任意比例混合在105℃时1L该混合物与9L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10L,下列混合烃中不符合此条件的是 ( )
A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H6
C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6
应用规律解题。
答案为B
部分同学答案为B、D
【组织讨论】分析正确答案及其原因。
【过渡】除以上烃及烃的衍生物充分燃烧,判断消耗氧气的量,生成CO2及H2O的量的问题外,还有一些其它方面的计算,下面就这些内容小结其解题常用的技巧及方法。
因为题目限定气态烃以任意比例混合,而C2H2、C3H6只有在1∶1混合时氢原子数才可能为4,故不符合条件。所以答案应是B。
思考:还经常遇到哪些有机物燃烧计算的问题?
四、几种有机物燃烧计算题的解题方法及技巧
【投影】
例1 10mL某种气态烃在50mL氧气中充分燃烧,得到液态水和体积为35mL的混合气体(气体体积均在同温、同压下测得),该气态烃可能是什么烃?
分析题意,讨论解法。
解:
10mL气态烃在50mLO2中充分燃烧,O2应为足量或过量,得到35mL混合气体应为CO2和O2。
解:设气态烃为CxHy
y=6
讨论:y=6时的气态烃有
C2H6 C3H6 C4H6
分析:1mol C3H6完全燃烧消耗O2(4+6/4)=5.5mol,不合题意,舍去。
【评价】同学的解题思路比较好,这是应用到了讨论法。是否还有其他方法,比如差量法、解不等式法等,请同学们回去练习。【投影】
例2 两种气态烃组成的混合气体0.1mol,完全燃烧得0.16molCO2和3.6g水,混合气体中 ( )
A.一定有甲烷 B.一定是甲烷和乙烯
C.一定没有乙烷 D.一定有乙炔
【组织讨论】根据平均化学式C1.6H4分析哪个选项是正确的。
解:设气态烃为CxHy。
1mol x mol 9yg
0.1mol 0.16 mol 3.6 g
解得 X=1.6
y=4即平均化学式为C1.6H4因为只有甲烷碳原子数小于1.6,故一定有甲烷,乙烷氢原子数大于4,故一定没有乙烷。
答案为 A、C。
【指导学生解题】分析该题应用到的方法和技巧是:平均化学式法及讨论法。(指出)解决一道题可能要用到多种方法和技巧,如平均式量法、守恒法、十字交叉法等。
【习题】
1.常温下一种烷烃A和一种单烯烃B组成混合气体,A或B分子最多只含有4个碳原子,且B分子的碳原子数比A分子的多。
(1)将该混合气体充分燃烧在同温、同压下得2.5LCO2,试推断原混合气体中A和B所有可能的组合及其体积比。
解析:
设平均分子式为CxHy(用平均值分析法)
根据题意X=2.5,平均分子式为C2.5Hy。
VA∶VB可用十字交叉法迅速求解。
(2)120℃时取1L该混合气体与9L氧气混合,充分燃烧后,当恢复到120℃和燃烧前的压强时,体积增大6.25%,试通过计算确定混合气中各成分的分子式。
(2)由C2.5Hy燃烧反应方程式求出y值。
解得y=6.5,平均分子式为C2.5H6.5,讨论只有④组符合题意。
【组织讨论】解此题用到哪些方法及技巧。
2.某混合气体由两种气态烃组成。取2.24L该混合气完全燃烧后得到4.48L二氧化碳(气体已折算为标准状况)和3.6g水,则这两种气体可能是 ( )
A.CH4和C3H8 B.CH4和C3H4
C.C2H2和C3H4 D.C2H2和C2H6
请学生应用上题小结技巧解题。
讨论:
①平均分子式法
②差量法
③十字交叉法
④讨论法等
⑤……
即该烃平均分子组成为C2H4。
讨论:A中含H>4,C中含C>2,而B、D符合题意。
精选题
一、选择题
1.物质的量相等的戊烷、苯和苯酚完全燃烧需要氧气的物质的量依次为x、y、zmol,则x、y、Z的关系为 ( )
A.x>y>z B.y>z>x
C.z>y>x D.y>x>z
2.X是一种烃,它不能使KMnO4溶液褪色,0.5mol的X完全燃烧时,得到27g水和67.2LCO2(标准状况),X是 ( )
A.环己烷 B.苯
C.1,3-丁二烯 D.甲苯
3.某有机物CnHxOy完全燃烧时消耗O2物质的量是有机物的n倍,生成CO2和H2O物质的量相等,该有机物化学式中,x、y和n的量的关系可以是 ( )
A.2n=x=2y B.n=2x=y
C.2y=x=n D.x=2n=y
4.分别燃烧下列各组物质中的两种有机物,所得CO2和H2O的物质的量之比相同的有 ( )
A.乙烯,丁二烯 B.乙醇,乙醚
C.苯,苯酚 D.醋酸,葡萄糖
5.有乙醛蒸气与乙炔的混合气体aL。当其完全燃烧时,消耗相同状况下的氧气的体积为 ( )
A.2aL B.2.5aL
B.C.3aL D.无法计算
6.一定量乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到CO2、CO和水的总的质量为27.6g。若其中水的质量为10.8g,则CO的质量是
( )
A.1.4g B.2.2g
C.4.4g D.2.2g和4.4g之间
7.某气态烷烃和炔烃的混合物1L,完全燃烧后生成CO21.4L和水蒸气1.6L(体积均在相同状况下测定),该混合物为 ( )
A.乙烷,乙炔
B.甲烷,乙炔
C.甲烷,丙炔
D.乙烷,丙炔
8.有两种有机物组成的混合物,在一定的温度和压强下完全汽化为气体。在相同温度和压强下,只要混合气体体积一定,那么无论混合物以何种比例混合,它在完全燃烧时所消耗的氧气体积也是一定的。符合这种情况的可能是 ( )
A.C2H6O和C2H4O2
B.C2H4O和CH4O
C.C3H6O和C3H8O3
D.C3H6O和C3H8O2
9.在压强为1.01×105Pa和150℃时,将1LC2H4、2LC2H2、2LC2H6和20LO2混合并点燃,完全反应后,氧气有剩余,当混合后的反应气恢复到原压强和温度时,其体积为 ( )
A.10L B.15L
C.20L D.25L
10.下列各组烃的混合物,只要总质量一定,无论按什么比例混合,完全燃烧后生成的CO2和H2O都为恒量的是 ( )
A.C2H2、C2H6 B.C2H4、C3H8
C.C2H4、C3H6 D、C3H6、C3H8
11.将一定量的有机物充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收,经过滤得沉淀20g,滤液质量比石灰水减少5.8g,则该有机物可能是 ( )
A.乙烯 B.乙二醇
C.乙醇 D.甲酸甲酯
12.amL三种气态烃混合物与足量O2混合点燃后恢复到原来状态(常温、常压),体积共缩小2amL,则三种烃可能是 ( )
A.CH4,C2H4,C3H4
B.C2H6,C3H6,C4H6
C.CH4,C2H6,C3H6
D.C2H4,C2H2,CH4
二、非选择题
13.有机物在氧气中燃烧,其中的碳氢原子数与消耗氧的量有一定关系,
(1)等质量的醛(CnH2nO)和羧酸(CmH2mO2)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与m的数学关系)。
(2)等物质量的同碳数的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)分别燃烧时,消耗氧气的量相同。
14.燃烧1体积某烃的蒸气生成的CO2比H2O(气)少1体积(相同状况),0.1mol该烃充分燃烧,其产物全部被碱石灰吸收,碱石灰增重39g,该烃的分子式是______。
答 案
一、选择题
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,设生成CO、CO2物质的量分别为x、y,
7.B 8.D 9.D 10.C
11.B、C 提示:设生成10g沉淀需CO2物质的量为x,溶液质量减少为y
Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 溶液质量减少
1mol 100g (100-44)g
x 10g y
x=0.1mol y=5.6g
反应产生H2O的质量为:5.6g-2.9g=2.7g
12.A
二、非选择题
13.(1)2n (2)烷,羧酸或酯 14.C6H14 提示:根据题意:1体积烃的蒸气燃烧生成的CO2比蒸气少1体积。该烃一定为烷烃,可根据烷烃燃烧通式求出n值。