Question

8．将75mL由甲烷、氢气、一氧化碳组成的混合气与200mL氧气混合点燃，经充分反应并干燥后，总体积减小了100mL，再将剩余的气体通入碱石灰吸收，体积又减小了50mL，上述体积均在25℃，1.01×10⁵Pa下测定，求原混合气体中各组分的体积．

Answer 1

分析 充分燃烧发生反应：CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O、2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O、2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，将燃烧后剩余气体通过碱石灰吸收，体积又减少50mL为CO₂的体积，最终剩余气体为氧气，设甲烷、氢气、一氧化碳的体积分别为x mL、y mL和zmL，根据体积差量法表示出各自燃烧体积减少量、生成二氧化碳的体积，根据燃烧体积减少量、总体积及二氧化碳的体积列方程计算．

解答 解：根据反应CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O、2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O、2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂可知，氧气是过量的，
经充分反应并干燥后，总体积减小了100mL，再将剩余的气体通入碱石灰吸收，体积又减小了50mL，则减少的50mL为二氧化碳，
设甲烷、氢气、一氧化碳的体积分别为x mL、y mL和zmL，则：
CH₄+2O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂+2H₂O  体积减少△V
1   2       1           2
xmL  2x       xmL          2xmL
2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O  体积减少△V
2   1               3
ymL 0.5ymL        1.5y mL
2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂  体积减少△V
2   1       2          1
zmL 0.5zmL  zmL      0.5zmL
则：根据总体积可得：①x+y+z=75，
根据气体体积减少可得：②2x+1.5y+0.5z=100，
根据生成二氧化碳体积可得：③x+z=50，
联立①②③解得：x=y=z=25，
答：原混合气体中甲烷、氢气和一氧化碳体积都是25mL．

点评 本题考查混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生的反应实质是解题关键，注意差量法在化学计算中的应用方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．