高三有机化学例题:甲烷与CO的反应与计算。
高山的一道有机题。
·首先来读题:一个U型管左边被水和胶塞封闭,里面有甲烷和氯气,体积比为一比四,氯气不与水反应也不溶于水。然后将混合的气体放在光亮的地方等待它们进行反应。
·首先写出氯气和甲烷在光照条件下的反应方程式。甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应生成一氯甲烷,同时还可以继续与氯气进行反应生成二氯甲烷以及后面的多氯带的烷氢。
·第一问:这就属于取代反应,是氯气中的氯原子取代了甲烷中的氢。这个有机反应通常不太容易控制,所以会形成多个甲烷产物。要把所有的产物都写出来,后面还有氯纺和四氯化碳。
·接着看第二小问:第二小问中氯气因为反应了,所以造成了体系中的压力下降。而右边是连空大气压的,因此造成了右心管右边的大气压大于左边密封体系中的气压,大气压就会把里面的水朝左边压过去,右面的液面就会下降。因此这个题是选B。
·接下来看第三问:第三问是甲烷与一氧化碳在一定的温度和压强下,A毫升的甲烷与一氧化碳的混合物在B毫升的氧气中充分的燃烧,最后恢复到原温度和压强,非常的严谨。
·来看第一个小问:混合的气体与氧气恰好完全反应,产生了B毫升的二氧化碳,这里产生的二氧化碳和提供的氧气的体积相同。接着要求一氧化碳与甲烷的物质的量的比,同一体系中两个气体的物质流量的比,也就是它们体积的比。
首先要把这两个反应方程式写出来,一氧化碳和甲烷在氧气中燃烧分别生成二氧化碳、二氧化碳和水。记住这里的水是气体。已经知道了反应物中一氧化碳和甲烷的体积加起来是A毫升,但是它们各自的比例是不知道的,所以也不能够直接拿A毫升与氧气的含量B毫升来做计算。
但是题目中给了另外一个B毫升,就是二氧化碳的体积,就可以从这个入手。首先在反应方程式中看二氧化碳与原料之间的比例,每两个一氧化碳分子可以得到两个二氧化碳分子,而一个角分子也可以得到一个二氧化碳分子,它们的比例都是一比一。因此通过二氧化碳就可以得到一氧化碳和甲烷在参与反应的体积和生成的二氧化碳体积是一样的。
所以一氧化碳和甲烷参与反应的体积也是B毫升,可是这个体之前就是有的,就是A毫升,所以这个时候就把A毫升和B毫升联系起来了。
·再来看另外一个B毫升氧气的体积,在反应方程式中也可以通过氧气来看一氧化碳和甲烷的体积,因为恰好完全反应,两个单位的一氧化碳就可以消耗一个单位的氧气,而一个单位的甲烷就可以消耗两个单位的氧气。
找到了,一氧化碳和甲烷跟氧气的比例关系先写出来,一氧化碳和氧气的体积的比例是二比一,也就是与一氧化碳反应的氧气的体积是二分之一的。一氧化碳的体积同样与甲烷反应的氧气的体积是两倍的甲烷的体积。
因为氧气的体积是一毫升,氧气的体积是等于与甲烷和一氧化碳反应的体积,就是二分之一的一氧化碳体积和两倍的甲烷的体积,就是刚才所得到的比例,这样就得到了两个等式,两个等式中都有b毫升,就可以解答这个题了。