Question

20．CO在空气中体积分数为0.13～0.74之间时，会发生猛烈的爆炸．当CO与空气中的O₂恰好完全反应时，爆炸最猛烈．现有CO与空气的混合气体发生爆炸后，则生成的C0₂的体积分数可能为（设空气中N₂的体积分数为0.79，O₂为0.21）（　　）

• A． 0.10
• B． 0.20
• C． 0.30
• D． 0.40

Answer 1

分析 发生反应为2CO+0₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2C0₂，设出总体积为VL，利用极值法计算出CO和空气的体积，然后利用CO和氧气的量计算出反应后生成二氧化碳的量及反应后气体总体积，再计算出二氧化碳的体积分数，从而得出二氧化碳的含量范围，根据计算结果进行判断即可．

解答 解：发生反应方程式为：2CO+0₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2C0₂，设有VL混合气体，
当CO的体积分数为0.13时，CO有0.13VL，空气为0.87VL，氧气体积为：0.87VL×0.21=0.1827VL
此时氧气过量，则生成0.13VLCO₂，反应掉CO 0.13VL、O₂ 0.065VL，
CO₂体积分数为：$\frac{0.13VL}{（1-0.13-0.065+0.13）VL}$=0.139，
当CO的体积分数为0.74时，CO体积为0.74VL，空气体积为0.26VL，氧气体积为：0.26VL×0.21=0.0546VL，
此时氧气不足，则生成二氧化碳体积为：0.0546VL×2=0.1092L，反应掉CO 0.1092VL、O₂ 0.0546VL，反应后减少的体积为氧气的体积，反应后气体总体积为：VL-0.0546VL=0.9454VL
CO₂体积分数为：$\frac{0.1092L}{0.9454L}$≈0.1155；
当CO与氧气恰好完全反应时，二氧化碳的体积分数最大，此时CO体积是氧气体积的2倍，设CO体积为x、则：x+$\frac{0.5x}{0.21}$=VL，x≈0.296L，反应后生成0.296L二氧化碳，氮气的体积为：VL-1.5x=0.556L，所以反应后二氧化碳的体积分数为：$\frac{0.296L}{0.296L+0.556L}$≈0.347；
所以CO₂体积分数在0.1155-0.347之间，故BC正确，
故选BC．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确极值法在化学方程式中的应用为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及化学计算能力．