2011高考化学复习专题14：有机物燃烧规律及聚合反应应用)5227.pdf

专题十四：有机物燃烧规律及聚合反应应用 班级 姓名 学号 【专题目标】1、掌握常见有机物燃烧规律；2、掌握聚合反应类型，推断聚合反应产物及有机高分子单体。【经典题型】一、有机物燃烧规律：有机物燃烧的规律是中学有机化学基础中的常见题型,也是高考化学中的热点内容,许多学生对这些知识点往往容易产生混淆,现将其归纳总结如下：有机物完全燃烧的通式：烃：CxHy(x+y/4)O2 xCO2+(y/2)H2O 烃的衍生物：CxHyOz(x y/4 z/2)O2 xCO2(y/2)H2O 题型一：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。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。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。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: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,只写分子量最小的一种)。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,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.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 题型二：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。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 C2H6 B、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。例 5 1molCxHy(烃)完全燃烧需要5molO2，则X 与 Y 之和可能是 A、X+Y=5 B、X+Y=7 C、X+Y=11 D、X+Y=9 解析：根据烃燃烧通式可知，1molCxHy 的耗氧量为，讨论易知，当x=3,y=8 时合理，答案为 C。例 6 有机物A、B 只可能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 的分子量相差不可能为(n 为正整数)()A、8n B、14n C、18n D、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。题型三：一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 例7 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、C2H4 B、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 C 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。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 若CO2 和 O2 体积比为4 3,其通式为(C2O)n (H2O)m。若CO2 和 O2 体积比为2 1，其通式为(CO)n (H2O)m。题型四：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。例 8 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 题型五：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,V0 若y4,燃烧前后体积减少,V0 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 9 120时,1 体积某烃和4 体积O2 混和,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 10 两种气态烃以任意比例混合,在 105时1 L 该混合烃与9 L 氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L.下列各组混合烃中不符合此条件的是 (A)CH4 C2H4(B)CH4 C3H6(C)C2H4 C3H4(D)C2H2 C3H6 答案：B、D 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。例 11 取 3.40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：3.4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3.40醇中含H、O 原子的物质的量分别为x 和 y 则:x+16y=3.40-2.80L/22.4L mol-1 12 mol-1 方程 x/4 y/2=0.560L/22.4L mol-1 方程 、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 二、聚合反应：1、聚合反应类型：（1）加成聚合（聚合）反应:不饱和的单体聚合成高分子的反应。（2）缩合聚合（缩聚）反应:单体间相互反应而生成高分子，同时还生成小分子（如水、氨、氯化氢等）的反应（又叫逐步聚合反应）。2、有机高分子单体的推断：由于单体经过某些化学反应（如加聚、缩聚、开环等）生成高聚物，所以在高分子链中，单体转变为在化学组成上能够重复的最小单位，即链节。判断高聚物的单体，就是根据高分子链，结合单体间可能发生的反应机理，找出高分子链中的链节，然后将其完形便得其单体。结合中学课本，归纳出以下几条判断规津：题型一、由加聚反应生成高聚物的单体的判断：两种（或两种以上）单体可以同时进行聚合，生成含有这两种（或两种以上）结构单位的大分子。烯类及其衍生物常起共聚反应生成高分子化合物。1凡链节的主碳链为两个碳原子，其单体必为一种。将链节的两个半键闭全即为单体。2 凡链节中主碳链为4 个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为两种，从主链中间断开后，再分别将两个半键闭合即得单体。3凡链节中主碳链为4 个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为一种，属二烯烃：4凡链节中主碳链为6 个碳原子，含有碳碳双键结构，单体为两种（即单烯烃和二烯烃）5凡链节中主碳链为8 个碳原子，含有一个碳碳双键结构时，其单体可为一种二烯烃，两种单烯烃。含有二个碳碳双键时，其单体可为二烯烃等。例 12 93 年全国高考题33 题（湖北省用）：工程塑料ABS 树脂（结构简式如下）合成时用了三种单体，式中C6H5 是苯基，这三种单体的结构简式分别是：CH2=CHCN，_，_。答案：工程塑料ABS 的单体为：题型二、由缩聚反应生成高聚物的单体的判断：许多小分子相互作用，生成高分子化合物，同时释出水、醇、氨、氯化氢等物质。起缩聚反应的化合物必须含有两种或两种以上的官能团，它们可以是两种相同的分子，也可以是两种不同的分子。从酯基中间断开，在羰基上加羟基，在氧原子上加氢原子得到羧酸和醇。如 88 年高考题：已知涤纶树脂的结构简式为 简式。HOCH2 CH2OH）亚氨基上加氢原子、羰基上加羟基，所得氨基酸为单体。在羰基上加羟基，得到二胺和二酸即为单体。和 HOOC(CH2)mCOOH。9凡链节中主碳链含有苯环并连接CH2基团的，其CH2基团必来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛。题型三、开环聚合物的单体的判断：环状单体在一定条件下可以开环形成聚合物。聚合时常加成一个小分子形成端基。10开环形成的聚合物的组成与其单体相同（端基不计算在内）。【随堂作业】一、选择题 1、两种气态烃以任意比例混合，在105时，1L 该混合烃与9LO2混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃不符合此条件的是：（）A、CH4，C2H4 B、CH4，C3H6 C、C2H4，C3H4 D、C2H2，C3H6 2、某烃完全燃烧后，生成二氧化碳和水的物质的量之比为n:(n-1)，此烃可能是 A、烷烃 B、单烯烃 C、炔烃 D、苯的同系物 3、在下列烃中，等质量完全燃烧耗O2 量最大的是（）；等物质的量完全燃烧耗 O2 量最大的是（）A、C3H8 B、C4H6 C、C2H2 D、C2H6 4、维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式见右图：合成它的单体为 A 氟乙烯和全氟异丙烯 B 1,1二氟乙烯和全氟丙烯 C 1三氟甲基1,3丁二烯 D 全氟异戊二烯 5、有机物CH2 CH CH2 CH（OH）COOH 在不同条件下可能发生有机反应类型有：加成；取代；消去；氧化；酯化；加聚；缩聚。其中因分子结构中含OH而可能发生的反应有（）A、B、C、D、全部 6、L-多巴是一种有机物，它可用于帕金森综合症的治疗，其结构简式如下：这种药物的研制是基于获得2000年诺贝尔生理学或医学奖和获得2001年诺贝尔化学奖的研究成果。下列关于L多巴酸碱性的叙述正确的是（）。A.既没有酸性，又没有碱性 B.既具有酸性，又具有碱性 C.只有酸性，没有碱性 D.只有碱性，没有酸性 二、填空题：1、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 。2、有机化合物A、B 分子式不同，它们只可能含C、H、O 元素中的两种或三种。如果将A、B 不论以何种比混合，只要混合物的物质的量之和不变，完全燃烧时所耗O2和生成的水的物质的量也不变。那么，A、B 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_，并写出分子量最小的含有甲基的B 的两种同分异构体的结构简式_、_。3、A、B 是两种式量不相等的有机化合物，无论A、B 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规律的有机化合物的化学式_、_，并回答A、B 应满足的条件_。4、化合物A 是天然蛋白质的最终水解产物，化合物B 是一种含有醛基的硝酸酯，A、B 两物质的分子式 都可用CaHbOcNd（且a+c=b，a-c=d）表示。试回答：（1）A、B 两物质的分子式是 。（2）光谱测定显示A 的分子结构中不存在甲基（-CH3），则A 的结构简式是 ；光谱测定显示为B 的烃基部分不存在支链，则B 的结构简式是 。5、自20 世纪90 年代以来，芳炔类大环化合物的研究发展十分迅速，具有不同分子结构和几何形状的这一类物质在高科技领域有着十分广泛的应用前景。合成芳炔类大环的一种方法是以苯乙炔（CH C）为基本原料，经过反应得到一系列的芳炔类大环化合物，其结构为：（1）上述系列中第1 种物质的分子式为 。（2）已知上述系列第1 至第4 种物质的分子直径在1 100nm 之间，分别将它们溶解于有机溶刑中，形成的分散系为 。（3）以苯乙炔为基本原料，经过一定反应而得到最终产物。假设反应过程中原料无损失，理论上消耗苯乙炔与所得芳炔类大环化合物的质量比为 。（4）在实验中，制备上述系列化合物的原料苯乙炔可用苯乙烯（CH2 CH）为起始物质，通过加成、消去反应制得。写出由苯乙烯制取苯乙炔的化学方程式（所需的无机试剂自选）6、为扩大现有资源的使用效率，在一些油品中加入降凝剂J，以降低其凝固点，扩大燃料油品的使用范围。J 是一种高分子聚合物，它的合成路线可以设计如下，其中A 的氧化产物不发生银镜反应：试写出：（l）反应类型；a 、b 、P （2）结构简式；F 、H （3）化学方程式：D E E K J 7、请写出六种有机化合物的结构简式。这些化合物燃烧产生的CO2和 H2O（气）的体积比符合如下比值（各写三种）：VCO2/VH2O（g）=2 的有：_、_、_。VCO2/VH2O（g）=0.5的有：_、_、_。8、化合物C和 E都是医用功能高分子材料，且有相同的元素百分组成，均可由化合物A（C4H8O3）制得，如下图所示，B 和 D 互为同分异构体。浓 H2SO4 一定条件下 浓 H2SO4 一定条件下 试写出：化学方程式A D ，B C ，反应类型A B ，B C A E ，A 的结构简式的同分异构体（同类别且有支链）的结构简式：及 9、为某种需要，一些只含C、H、O 的有机物，其分子式可用通式（CxHy）m(H2O)n(m，n，x，y 均为正整数）表示。现有一类只含C、H、O 的有机物，它们完全燃烧时消耗的O2和生成的CO2的体积比恒为1:2。（1）、此类有机物的通式可表示为_。（2）、分子量最小的此类有机物的结构简式为_。10、化合物CO、HCOOH、HOOC-CHO 分别燃烧时，消耗O2与生成的CO2的体积比都是1:2。后两者的化学式可以分别看成是（CO）（H2O）和（CO）2（H2O），也就是说，只要化学式符合（CO）m（H2O）n(n、m 均为正整数)的各种有机物，它们燃烧生成的CO2和消耗的O2的体积比总是2:1。现有一些只含有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。回答下列问题：D C4H6O2 五原子环化合物 B C4H6O2 可使溴水 褪色 E（C4H6O2）n C（C4H6O2）n A C4H8O3 具有酸性（1）、这些有机物中式量最小的化合物的化学式是_。（2）、某两种碳原子数相同的上述有机物，若它们的式量为a 和 b（ab），则（b-a）必定是_（填入一个数）的整数倍。（3）、在这些有机物中，有一种化合物含有两个羧基。取 0.2625 克该化合物，恰好跟25.00ml 0.1000mol/LNaOH 溶液完全中和。由此该化合物的式量为_，化学式应为_。三、计算题：1、完全燃烧一定质量的乙烯和某烃的混合气体后，测得其生成物中气体的质量是反应前混合烃质量的2.86 倍，试通过计算：（1）确定该气态烃的分子式；（2）该烃在原混合气体中所占的物质的量分数（气体体积和质量均在常温下测定）。2、标准状况下1.68L 可燃气体在足量氧气中完全燃烧。若将产物通人足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0g，若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3g。(1)计算燃烧产物中水的质量。(2)若原气体是单一气体，通过计算推断它的分子式。(3)若原气体是两种等物质的量的气体混合物，其中只有一种烃，请写出它们的分子式（只要求写出一组）。