烃燃烧耗氧量及生成物量的比较

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  1.等体积烃的耗氧量的比较
  由烃的燃烧通式CxHy+x+y4O2nCO2+y2H2O可知,烴的耗氧量与分子中碳的数量和氢的数量都有关。烃的燃烧通式可以进一步改写为CnH2n+2-2Ω+32n+12-Ω2O2nCO2+(n+1-Ω)H2O,其中Ω为烃的不饱和度。
  同一类烃的不饱和度都相同,所以我们可以用只含碳原子数这一个变量的通式来表示该类烃的燃烧规律。
  烷烃(Ω=0):CnH2n+2+32n+12O2nCO2+(n+1)H2O。
  单烯烃、单环烷烃(Ω=1):CnH2n+32nO2nCO2+nH2O。
  双环烷烃、环烯烃、二烯烃、炔烃(Ω=2):
  CnH2n-2+32n-12O2nCO2+(n-1)H2O。
  由图像可知,若耗氧量相同,每增加3不饱和度,分子中的碳原子数便加1。等物质的量(等体积)的烃的燃烧耗氧量,可以通过以下方式进行比较。设M=n-13Ω(n为分子中的碳原子数,Ω为该烃的不饱和度),则M值越大,完全燃烧该烃所消耗的氧越多。
  2.等质量烃的耗氧量的比较
  因为所有的烃都是碳氢化合物,所以等质量的烃完全燃烧的耗氧量应与碳氢比例有关。比较等质量两种烃燃烧的耗氧量,我们就不妨比较它们的含碳量。设某烃的一个分子中含碳量为n,该烃的不饱和度为Ω。当Ω=0时,C%=12n12n+2n+2=67+1n;当Ω=1时,C%=12n12n+2n=67;当Ω=2时,C%=12n12n+2n-2=67-1n。
  由图像可知,等质量烷烃随着碳原子数的增大,含碳量不断增大并趋近于85.7%,即耗氧量不断减小;等质量的单烯烃(单环烷烃),随着碳原子数的增大,含碳量不变等于85.7%,即耗氧量不变;等质量的单炔烃(双环烷烃、环烯烃、二烯烃),随着碳原子数的增大,含碳量不断减小并趋近于85.7%,即耗氧量不断增大。
  3.燃烧生成物量的比较
  因为最简式相同,碳的质量分数就相同,所以不妨改写燃烧通式为:
  CHyx+1+y4xO2CO2+y2xH2O
  CxyH+14+xyO2xyCO2+12H2O
  据此,我们可以得到以下规律:
  (1)质量相同的烃,含碳量越大,完全燃烧时生成的二氧化碳越多,生成的水越少。
  (2)最简式相同的烃,无论以何种比例混合,只要混合物的质量相同,完全燃烧后的耗氧量、生成物也完全相同。
  作者单位:山东省平度第一中学
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