Question

今有CH₄、C₂H₆、CO的混合气体100mL和过量的氧气混合后点燃，经充分干燥后，总体积比原来混合气减少了145mL，再将剩余气体通过碱石灰，体积又减少了110mL．若最后剩余气体为45mL，求原混合气中各组分的体积分数是多少？氧气的体积又是多少？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：烃及其衍生物的燃烧规律

分析：发生反应的方程式有：CH₄+2O₂

点燃

CO₂+2H₂O，2CO+O₂

点燃  .

2CO₂，C₂H₆+

7

2

O₂

点燃

2CO₂+3H₂O，设出CH₄、C₂H₆、CO的体积，根据100mL列式①；根据反应方程式利用差量法列式②表示出体积减少的体积145mL；通过碱石灰后气体减少的为二氧化碳的体积，方程式列出等式③；根据①②③计算出CH₄、C₂H₆、CO的体积；最后剩余的气体为氧气，根据计算结果及方程式计算出反应前氧气的总体积．

解答： 解：设CH₄、C₂H₆、CO的体积分别为x、y、z，则①x+y+z=100mL，
经充分干燥后，总体积比原来混合气减少了145mL，则：
CH₄+2O₂

点燃

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

点燃  .

2CO₂ △V
2                1
z                0.5z
C₂H₆+

7

2

O₂

点燃

2CO₂+3H₂O△V
1                       

5

2

y                       

5

2

y
②2x+

5

2

y+0.5z=145，
再将剩余气体通过碱石灰，体积又减少了110mL，减少的体积为二氧化碳的体积，根据反应CH₄+2O₂

点燃

CO₂+2H₂O，2CO+O₂

点燃  .

2CO₂，C₂H₆+

7

2

O₂

点燃

2CO₂+3H₂O，则生成二氧化碳的体积为：③x+2y+z=110mL，
根据③-①可知，y=10mL，将y=10mL滴入①②可得，x=50mL、z=40mL，
原混合气中各组分的体积分数为：甲烷：

50mL

100mL

×100%=50%、乙烷：

10mL

100mL

×100%=10%、CO：

40mL

100mL

×100%=40%；
最后剩余气体45mL为氧气，50mL甲烷完全燃烧消耗氧气的体积为：50mL×2=100mL，10mL乙烷完全燃烧消耗氧气的体积为：10mL×

7

2

=35mL，40mLCO完全燃烧消耗氧气的体积为：40mL×

1

2

=20mL，
则反应前氧气的总体积为：45mL+100mL+35mL+20mL=200mL，
答：原混合气中各组分的体积分数为：CH₄ 50%、C₂H₆ 10%、CO 40%；氧气的体积为200mL．

点评：本题考查了有关混合物反应的计算，题目难度中等，试题涉及的反应较多，计算量较复杂，综合性较强，正确分析题干信息为解答关键，注意差量法、质量守恒定律在计算中的应用．