Question

今有CH₄、HCHO、O₂三种成分的混合气体，同温同压下与乙烷气体的密度相同。问：
(1)混合气体中CH₄和O₂的物质的量之比为多少？
(2)若某条件下水为气态，气体的摩尔体积为50 L·mol^-1，在该条件下点燃混合气体，混合气恰好完全燃烧，共生成CO₂ 13.2 g，求原混合气体中氧气的物质的量和生成的混合气体在该条件下的密度。

Answer 1

(1)混合气中n（CH₄）∶n（O₂）=1∶7，
(2)原混合气中含O₂ 0.35 mol。

(1)CH₄、HCHO、O₂三种气体的相对分子质量分别为16、30、32，而混合气的平均相对分子质量即为C₂H₆的相对分子质量30。正巧与HCHO的相对分子质量相同。故CH₄和O₂组成气体的平均相对分子质量必须为30，用十字交叉法求出其物质的量比。

O₂：     32      14
即n（CH₄）∶n（O₂）="1∶" 7
(2)n（CO₂）=="0.3" mol
设原有CH₄ x mol，则n(HCHO)="(0.3-x)" mol，n(O₂)="7x" mol
CH₄完全燃烧时：CH₄—2O₂
x    2x
HCHO完全燃烧时：HCHO —O₂
0.3-x     0.3-x
2x+0.3-x="7x"    x="0.05" (mol)
n(O₂)="7x=0.35" mol
又CH₄、HCHO燃烧前后Δn=0（H₂O为气态），反应前后平均分子量不变。
又因为=30， 而=50·ρ
所以ρ=="0.6" g·L^-1