Question

标准状况下，体积为134.4L的由甲烷、氢气、一氧化碳组成的混合气体，与足量氧气充分反应，并将产物通入足量澄清石灰水中，得到沉淀400g，溶液质量减少了152g．求原混合气体各组分气体的物质的量和混合气体的平均摩尔质量．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：根据转化关系式：CaCO₃～CO₂～溶液减少质量CaO 
              100g     1mol                56 g
              400 g     4mol              224g
可以计算出气体燃烧生成水的物质的量，然后计算出H原子的物质的量，
设出甲烷、氢气、一氧化碳的物质的量，分别根据气体总物质的量、氢原子守恒、碳原子守恒列式计算出三种气体的物质的量；
最后根据

.

M

=

m

n

计算出混合气体的平均摩尔质量．

解答： 解：澄清石灰水中通入二氧化碳后，溶液中质量减少的相当于CaO的质量，
根据转化关系：CaCO₃～CO₂～溶液减少质量CaO 
           100g     1mol                56 g
          400 g     4mol              224g
说明生成水的质量为：224g-152g=72g，
生成水的物质的量为：

72g

18g/mol

=4mol，n（H）=8mol
设混合气体中含有甲烷、氢气、一氧化碳的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，
则根据C原子守恒可得：①x+z=4，根据H原子守恒可得：②4x+2y=8，根据混合气体的体积可得：③x+y+z=

134.4L

22.4L/mol

=6mol，
根据①②③联立解得：x=1、y=2、z=3，
即：混合气体中n（CH₄）=1mol、n（H₂）=2mol、n（CO）=3mol，
则原混合气体的平均摩尔质量为：M=

16g/mol×1mol+2g/mol×2mol+28g/mol×3mol

6mol

≈17.3g/mol，
答：原混合气体各组分气体的物质的量为：n（CH₄）=1mol、n（H₂）=2mol、n（CO）=3mol；平均摩尔质量为 M（混合气体）=17.3g/mol．

点评：本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，正确分析氢氧化钙溶液中通入二氧化碳后溶液质量的变化情况为解答本题的关键，要求学生熟练掌握物质的量与摩尔质量、标况下气体摩尔体积等物理量之间的关系．