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这是一道关于气态烃燃烧的化学题。题目告诉我们,在密闭容器中,气态烃与足量氧气完全燃烧后,容器内气体体积保持不变。关键条件是温度为120摄氏度,压强相同。我们需要找出这种气态烃是什么。
首先,我们写出烃完全燃烧的通式。设该气态烃的分子式为C下标x H下标y,其完全燃烧的化学方程式为:C下标x H下标y加上括号x加四分之y括号结束O下标2,生成xCO下标2加上二分之yH下标2O。由于反应温度为120摄氏度,水处于气态,因此反应物和产物均为气态。
第二步,我们应用阿伏伽德罗定律。根据阿伏伽德罗定律,在同温同压下,气体的体积与物质的量成正比。题目告诉我们容器内气体体积保持不变,这说明反应前后气体的总物质的量保持不变,即n前等于n后。
第三步,我们列出反应前后物质的量相等的方程。反应前的总物质的量等于烃的物质的量加上初始氧气的物质的量。反应后的总物质的量等于生成的二氧化碳、水蒸气和剩余氧气的物质的量之和。由于反应前后物质的量相等,经过化简消去氧气项,我们得到关键方程:1等于y除以2减去y除以4,即y除以4。因此y等于4。
第四步,我们检查选项并确定答案。根据推导,氢原子数y等于4。检查各选项:A选项CH4的氢原子数为4,B选项C2H4的氢原子数为4,C选项C3H4的氢原子数为4,D选项C4H4的氢原子数也为4。虽然所有选项的氢原子数都满足条件,但CH4甲烷是最简单的烷烃,因此答案是A。