Question

在120℃，101kPa條件下，由H₂、CH₄、CO組成的混合氣體a mL，通入一定量（設為x mL）氧氣使其完全燃燒．
（1）若a mL混合氣體完全燃燒消耗相同條件下氧氣的體積也為a mL（即x=a），則原混合氣體中CH₄的體積分數(shù)是

 

．
（2）若完全燃燒后生成CO₂和H₂O（g）的總體積在相同條件下為2a mL，則原混合氣體中CH₄的體積分數(shù)是

 

，現(xiàn)要測定原混合氣體中H₂的體積分數(shù)，還必須知道相同條件下的其他數(shù)據(jù)，可以是

 

（填選項字母）．
A．2a mL混合氣體的密度
B．生成CO₂氣體的總體積
C．生成H₂O（g）的總質(zhì)量
（3）若原混合氣體完全燃燒時，生成的氣體中只有CO₂和H₂O（g），則x的取值范圍是

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應的計算

專題：計算題

分析：（1）燃燒發(fā)生反應：2H₂+O₂=2H₂O（g）、2CO+O₂=2CO₂、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），相同體積的氫氣、CO消耗氧氣體積相等，假設甲烷為y mL，則氫氣、CO總體積為（a-y）mL，根據(jù)方程式表示出消耗氧氣的體積，進而列方程計算解答；
（2）設H₂、CH₄、CO的體積分別為zmL、bmL、cmL，根據(jù)原子守恒表示出CO₂、H₂O（g）的體積，再結(jié)合總體積列方程解答；結(jié)合表達式判斷需要知道的數(shù)據(jù)；
（3）由方程式可知，全部為氫氣（或CO）消耗氧氣最小，全部為甲烷消耗氧氣最多，據(jù)此討論計算解答．

解答： 解：（1）假設甲烷為y mL，則氫氣、CO總體積為（a-y）mL，則：
CH₄+2 O₂=CO₂+2H₂O（g）
y mL  2y mL
由2 H₂+O₂=2H₂O（g）、2CO+O₂=2CO₂，可知（a-y）mL氫氣、CO混合氣體消耗氧氣為  0.5（a-y）mL
由題意可知，2ymL+0.5（a-y）mL=amL，
解得y=

1

3

a，
即甲烷的體積分數(shù)為

1 3 amL

amL

×100%=33.3%，
故答案為：33.3%；
（2）設H₂、CH₄、CO的體積分別為zmL、bmL、cmL，
則：z+b+c=a
根據(jù)原子守恒，則：b+c+z+2b=2a，
聯(lián)立方程，解得b=0.5a
即甲烷的體積分數(shù)為

0.5amL

amL

×100%=50%，
要測定原混合氣體中H₂的體積分數(shù)，可以知道：生成CO₂氣體的總體積，生成H₂O（g）的總質(zhì)量，
故答案為：50%；BC；
（3）全部為氫氣（或CO）消耗氧氣最小，由2 H₂+O₂=2H₂O（g），可知消耗氧氣為0.5amL，全部為甲烷消耗氧氣最多，由CH₄+2 O₂=CO₂+2H₂O（g），可知消耗氧氣為2amL，故0.5a＜x＜2a，
故答案為：0.5a＜x＜2a．

點評：本題考查混合物計算、化學方程式有關(guān)計算，難度中等，（1）根據(jù)方程式判斷耗氧量，轉(zhuǎn)化為2組分混合物計算，（3）中注意利用極值法進行解答．