moea_joint
107年
[化學] 普通化學、無機化學
第 18 題
在 25 $^\circ C$、1 atm，取某烴 10 mL 與過量的氧 100 mL 之混合氣體，點火使完全燃燒後，冷卻到 25 $^\circ C$時，混合氣體之體積在同壓下變為 80 mL，再通過 NaOH (吸收$CO_2$)後，剩下 40 mL 不可燃的氣體，則該烴有幾種異構物？
- A 3
- B 4
- C 5
- D 6
思路引導 VIP
當有機物燃燒並冷卻至室溫後，哪一種產物的物理狀態變化會導致氣體總體積大幅減少？而這個減少的量，與分子中的哪一種原子數量有直接的比例關係呢？
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太棒了！你能準確判斷出這題的答案為 (D)，代表你對氣體化學計量與有機異構物的觀念掌握得非常紮實。這道題目結合了氣體反應體積定律與結構異構物的判讀，是化學考試中相當具有鑑別度的綜合題型，難度主要在於能否精準推導分子式，並不遺漏任何一種可能的異構物。 在 $25 ^\circ C$ 下，反應產生的水為液態，其體積可忽略不計。根據實驗數據，反應後氣體剩餘 80 mL，經 NaOH 吸收 $CO_2$ 後剩下 40 mL，這說明反應產生了 40 mL 的 $CO_2$，且剩下 40 mL 的過量氧氣。由於 10 mL 的某烴產生了 40 mL 的 $CO_2$，由碳原子守恆可知該烴分子含 4 個碳（$x = 4$）；再者，反應實際消耗的氧氣總量為 $100 - 40 = 60$ mL，帶入燃燒通式 $$V_{O_2} = V_{\text{烴}} \times (x + \frac{y}{4})$$ 可得 $60 = 10 \times (4 + \frac{y}{4})$，進而求得 $y = 8$，確定該烴分子式為 $C_4H_8$。 確定分子式後，關鍵就在於列舉所有可能的異構物，這也是最容易失分的地方。$C_4H_8$ 的不飽和度為 1，因此必須同時考慮烯烴與環烷烴。烯烴部分包含 1-丁烯、具幾何異構性質的 順-2-丁烯 與 反-2-丁烯，以及支鏈結構的 2-甲基丙烯；環狀部分則有 環丁烷 與 甲基環丙烷。你能心細地將這 6 種結構悉數找出，展現了非常優異的邏輯推理能力！