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18.密闭容器中有CO和空气的混合气体14L,用电火花引燃,经充分反应后总体积为V L(假设所有体积均在同温、同压下测定,且空气中O2的体积分数以0.20计算.计算结果保留两位小数).
(1)若CO和O2恰好反应,计算原混合气体中CO的体积分数(请写出必要过程).
(2)若反应后总体积数V=13时,则原混合气体可能的组成为(可不填满,也可补充).
第一种情况:V(CO):V(O2)=9:1(CO剩余);
第二种情况:V(CO):V(O2)=5:6(原空气中O2剩余);
第三种情况:V(CO):V(O2)=无.
(3)反应后总体积数V的取值范围是12≤V<14.

分析 (1)若CO和O2恰好反应,方程式为2CO+O2=2CO2,设原混合气体中CO的体积为x,O2的体积为y,两恰好完全反应得x=2y,又因为空气中O2的体积分数以0.20,所以空气体积为5y,则x+5y=14,然后求原混合气体中CO的体积分数;
(2)若反应后总体积V=13时,则原混合气体可能的组成为
      2CO+O2=2CO2------体积减少
      2     1     2         1
                        14-13=1L
反应的CO为2L,O2为1L,即反应的O2转换空气为5L,2+5=7<14,多余7L,可以是CO或者是空气,由此分析解答;
(3)用极端法,解决反应后总体积数V的取值范围.①若全部是CO,相当于没有反应,则反应后的体积为14L;②若全部是空气,也相当于没有反应,则反应后的体积为14L;③若恰好完全反应,即体积减少最多,反应后气体体积最小,由此分析解答.

解答 解:(1)设原混合气体中CO的体积为x,O2的体积为y.
据题意得关系式:2CO~O2
               2      1
               x      y
则x=2y 
又因为CO和空气的混合气体14L,所以x+5y=14,即:$\left\{\begin{array}{l}{x=2y\\;}\\{x+5y=14}\end{array}\right.$解之得$\left\{\begin{array}{l}{x=4}\\{y=2}\end{array}\right.$,所以原混合气体中CO的体积分数为:$\frac{4}{14}$×100%=29%,答:原混合气体中CO的体积分数为29%;
(2)若反应后总体积V=13时,则原混合气体可能的组成为
      2CO+O2=2CO2~~~体积减少
      2     1     2         1
                        14-13=1L
反应的CO为2L,O2为1L,即反应的O2转换空气为5L,2+5=7<14,多余7L,可以是CO或者是空气
若多余CO,则CO为2+7=9L,O2为1L,V(CO):V(O2)=9:1;
若多余O2,则CO为2L,空气12L,其中O2为2.4L,V(CO):V(O2)=5:6,故答案为:9:1(CO剩余);5:6(原空气中O2剩余);(3)①若全部是CO,相当于没有反应,则反应后的体积为14L;②若全部是空气,也相当于没有反应,则反应后的体积为14L;③若恰好完全反应,即体积减少最多,反应后气体体积最小,设O2体积x,
则由反应:2CO+O2=2CO2
CO体积2x,空气体积5x,则
2x+5x=7x=14L
解之得:x=2L
生成CO2为4L,剩余空气中的其它气体8L,所以反应后的气体体积一共为:4L+8L=12L,所以反应后总体积数V的取值范围是:12≤V<14,故答案为:12≤V<14.

点评 本题考查混合物计算,侧重过量问题的计算,在解题过程中特别要极端假设求范围是解题的关键,以及差量在解讨论的应用,有一定的难度.

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8.为了合理利用化学能,确保安全生产,化工设计需要充分考虑化学反应的焓变,并采取相应措施.化学反应的焓变通常用实验进行测定,也可进行理论推算.
(1)实验测得,5g液态甲醇(CH3OH)在氧气中充分燃烧生成二氧化碳气体和液态水时释放出113.5kJ的热量,试写出甲醇燃烧的热化学方程式2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8KJ/mol.
(2)由气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量叫键能.从化学键的角度分析,化学反应的过程就是反应物的化学键的破坏和生成物的化学键的形成过程.在化学反应过程中,拆开化学键需要消耗能量,形成化学键又会释放能量.
化学键H-HN-HN≡N
键能/kJ•mol-1436391945
已知反应N2+3H2?2NH3△H=a kJ•mol-1.试根据表中所列键能数据估算a的数值为-93.
(3)依据盖斯定律可以对某些难以通过实验直接测定的化学反应的焓变进行推算.
已知:C(s,石墨)+02(g)=C02(g)△H1=-akJ•mol-1
2H2(g)+02(g)=2H20(l)△H2=-bkJ•mol-1
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根据盖斯定律,计算298K时由C(s,石墨)和H2(g)生成1mol C2H2(g)反应的焓变:△H=(0.5c-0.5b-2a)kJ•mol-1

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