有机化合物燃烧规律和应用

王晓波

(内蒙古赤峰市林东第一中学 025450)

有机化合物是碳氢化合物及其衍生物.绝大多数有机物都能燃烧，完全燃烧的产物为CO2和H2O，如果有机物中还含有其它元素，燃烧氧化的产物中还会有这些元素的氧化物.有机烃和烃的含氧衍生物燃烧的产物均为CO2和H2O，而且均呈现一定的规律性.现将系统规律性知识总结如下，以备一线教师和考生复习备考.

一、有机物的质量确定

例1 下列各组有机物完全燃烧时耗氧量不相同的是( ).

A．50g乙醇和50g甲醚

B．100g乙炔和100g苯

C．200g甲醛和200g乙酸

D．100g甲烷和100g乙烷

解析A中的乙醇和甲醚互为同分异构体，B、C中两组物质的最简式相同，所以答案为D.

规律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.

例2 下列各组混合物中，不论二者以什么比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时生成CO2的质量也一定，不符合上述要求的是( ).

A．甲烷、辛醛 B．乙炔、苯乙烯

C．甲醛、甲酸甲酯 D．苯、甲苯

解析混合物总质量一定，不论按什么比例混合，完全燃烧后生成CO2的质量保持不变，要求混合物中各组分含碳的质量分数相同.B、C中的两组物质的最简式相同，碳的质量分数相同，A中碳的质量分数也相同，所以答案为D.

规律3 燃烧时耗氧量相同，则两者的关系为：

(1)同分异构体 或

(2)最简式相同.

例3 分别取等质量的甲烷和A(某饱和一元醇)、B(某饱和一元醛)、C(某稠环芳香烃含氧衍生物),若它们完全燃烧，分别生成了物质的量相同的CO2.则：

(1)A的分子式为 B的分子式为 C的分子式为 (C的分子式有多种可能，只写相对分子质量最小的一种).

(2)写出符合上述要求时，CH4和A、B、C的分子组成必须满足的条件是 (以n表示碳原子数，m表示氧原子数，只写通式).

解析A、B、C中的碳的质量分数与甲烷中相同，(1)中A、B的分子式只要结合醇、醛的通式就可以求出答案.稠环芳香烃中最简单的是萘，通过增加氧原子维持含碳的质量分数不变可推出C .(2)的通式推导抓住每少16个氢原子增加一个氧原子即可.

答案：(1)A．C9H20O B．C8H16O C．C10H8O2

(2)CnH4n-16mOm

二、有机物的物质的量确定

规律4 比较判断耗氧量的方法步聚：

①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.

②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①比较CxHy的耗氧量.

例4 相同物质的量的下列有机物，充分燃烧，消耗氧气量相同的是( ).

A．C3H4和C2H6B．C3H6和C3H8O

C．C3H6O2和C3H8O D．C3H8O和C4H6O2

解析A中C3H4的耗氧量相当于C2H8，B、C、D中的C3H8O可改写为C3H6·(H2O)，C中的C3H6O2可改为C3H2·(H2O)2，D中的C4H6O2可改为C3H6·(CO2)，显然答案为B、D.

规律5 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.

例5 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，消耗氧气的量相等，则A和B的相对分子质量相差不可能为( ).(n为正整数)

A．8nB．14nC．18nD．44n

解析A中的一个碳原子被B中的四个氢原子代替,A和B的分子量相差8的倍数,即答案A. 如果A和B的分子组成相差若干个H2O或CO2,耗氧量也不变，即分别对应答案C和D.

三、有机物完全燃烧时生成的CO2和H2O的物质的量之比确定

规律6 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.

例6 某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和二氧化碳的物质的量之比为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

答案：B、D

例7 某有机物6.2g完全燃烧后生成8.8g二氧化碳和0.3mol水，该有机物对氢气的相对密度为31.试求该有机物的分子式.

解析：有机物的摩尔质量为62g/mol，6.2g该有机物的物质的量为0.1mol.8.8g二氧化碳的物质的量为0.2mol，n(C)=0.2，H2O的物质的量0.3mol，其质量为5.4g，n(H)=0.6mol.

又由质量守恒可计算得出消耗O2的质量为8g，n(O2)=0.25，

又有反应前后的原子守恒得出有机物中n(O)=0.2mol

故得知n(有机物)∶n(C)∶n(H)∶n(O)=1∶2∶6∶2

故该有机物为C2H6O2(乙二醇).

四、有机物完全燃烧前后气体体积的变化

规律7 (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：

①若y=4,燃烧前后体积不变,ΔV=0

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.

例8 120℃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，压强体积不变，该烃分子式中所含的碳原子数不可能是( ).

A．1 B．2 C．3 D．4

解析要使反应前后压强体积不变，只要氢原子个数可以等于4并保证能使1体积该烃能在4体积氧气里完全燃烧即可.

答案：D

例9 取3.40 g只含羟基、不含其他官能团的液态饱和多元醇,置于5.00L的氧气中,经点燃,醇完全燃烧．反应后气体体积减少0.560L ,将气体经CaO吸收,体积又减少2.8L(所有体积均在标况下测定). 则：3.4g醇中C、H、O的物质的量分别为:C H O ,该醇中C、H、O的原子个数之比为

解析设3.40g醇中含H、O原子的物质的量分别为x和y,则:

x+16y=3.40g-2.80L/22.4L·mol-1×12g·mol-1

(1)

x/4-y/2=0.560L/22.4L·mol-1

(2)

(1)(2)联解可得:x=0.300mol,y=0.100mol,进而求得原子个数比.

答案：C. 0.125 mol、H. 0.300 mol、O.0.100 mol；该醇中C、H、O的原子个数之比为 5∶12∶4

五、一定量的有机物完全燃烧,生成的CO2和消耗的O2的物质的量之比确定

规律8 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的物质的量的情况符合通式Cn·(H2O)m.

3．生成的CO2的物质的量小于消耗的O2的物质的量的情况:

(1)若CO2和O2体积比为4∶3 ,其通式为(C2O)n·(H2O)m.(2)若CO2和O2体积比为2∶1 ，其通式为(CO)n·(H2O)m.

例10 某有机物的蒸气完全燃烧时，需要三倍于其体积的O2，产生二倍于其体积的CO2，则该有机物可能是( ).(体积在同温同压下测定)

A．C2H4B．C2H5OH

C．CH3CHO D．CH3COOH

解析产生的CO2与耗氧量的体积比为2∶3，设该有机物为1mol,则含2mol的碳原子，完全燃烧时只能消耗2mol的氧气，剩余的1mol氧气必须由氢原子消耗，所以氢原子为4mol,即该有机物可以是A，从耗氧量相当的原则可知B也正确.

答案为A、B.

有机烃和烃的含氧衍生物在燃烧时消耗O2的量取决于有机分子中碳原子和氢原子的数目，燃烧时每1个碳原子和每4个氢原子均消耗一个氧气分子，同时也可以对有机分子的化学式进一步变形为碳水化合物形式，简化问题，抓住规律，使一些复杂的问题迎刃而解.

参考文献：

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心.有机化学基础[M].北京：人民教育出版社，2004:1～119

[2]贾凤山.新课标导学系列从书:走向高考高考一轮总复习[M]. 北京：中国和平出版社,2012:214-239.