Question

今有CH₄、C₂H₆、CO的混合氣體100mL和過量的氧氣混合后點燃，經充分干燥后，總體積比原來混合氣減少了145mL，再將剩余氣體通過堿石灰，體積又減少了110mL．若最后剩余氣體為45mL，求原混合氣中各組分的體積分數是多少？氧氣的體積又是多少？

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算

專題：烴及其衍生物的燃燒規(guī)律

分析：發(fā)生反應的方程式有：CH₄+2O₂

點燃

CO₂+2H₂O，2CO+O₂

點燃  .

2CO₂，C₂H₆+

7

2

O₂

點燃

2CO₂+3H₂O，設出CH₄、C₂H₆、CO的體積，根據100mL列式①；根據反應方程式利用差量法列式②表示出體積減少的體積145mL；通過堿石灰后氣體減少的為二氧化碳的體積，方程式列出等式③；根據①②③計算出CH₄、C₂H₆、CO的體積；最后剩余的氣體為氧氣，根據計算結果及方程式計算出反應前氧氣的總體積．

解答： 解：設CH₄、C₂H₆、CO的體積分別為x、y、z，則①x+y+z=100mL，
經充分干燥后，總體積比原來混合氣減少了145mL，則：
CH₄+2O₂

點燃

CO₂+2H₂O，△V
1                   2
x                   2x
2CO+O₂

點燃  .

2CO₂ △V
2                1
z                0.5z
C₂H₆+

7

2

O₂

點燃

2CO₂+3H₂O△V
1                       

5

2

y                       

5

2

y
②2x+

5

2

y+0.5z=145，
再將剩余氣體通過堿石灰，體積又減少了110mL，減少的體積為二氧化碳的體積，根據反應CH₄+2O₂

點燃

CO₂+2H₂O，2CO+O₂

點燃  .

2CO₂，C₂H₆+

7

2

O₂

點燃

2CO₂+3H₂O，則生成二氧化碳的體積為：③x+2y+z=110mL，
根據③-①可知，y=10mL，將y=10mL滴入①②可得，x=50mL、z=40mL，
原混合氣中各組分的體積分數為：甲烷：

50mL

100mL

×100%=50%、乙烷：

10mL

100mL

×100%=10%、CO：

40mL

100mL

×100%=40%；
最后剩余氣體45mL為氧氣，50mL甲烷完全燃燒消耗氧氣的體積為：50mL×2=100mL，10mL乙烷完全燃燒消耗氧氣的體積為：10mL×

7

2

=35mL，40mLCO完全燃燒消耗氧氣的體積為：40mL×

1

2

=20mL，
則反應前氧氣的總體積為：45mL+100mL+35mL+20mL=200mL，
答：原混合氣中各組分的體積分數為：CH₄ 50%、C₂H₆ 10%、CO 40%；氧氣的體積為200mL．

點評：本題考查了有關混合物反應的計算，題目難度中等，試題涉及的反應較多，計算量較復雜，綜合性較強，正確分析題干信息為解答關鍵，注意差量法、質量守恒定律在計算中的應用．