Question

乙烷和乙炔混合物共m mol，与n mol的氧气点燃后完全反应，得到CO和CO₂的混合气体，以及36g水。试求：
（1）当m=0.8时，乙烷和乙炔的物质的量之比　　　　　　。
（2）当m=1时，且反应后CO和CO₂混合气体的物质的量是反应前氧气的物质的量的5/6时，则n=      ，得到的CO和CO₂的物质的量之比　　　　　。
（3）m的取值范围是　　　　　　　　　，n的取值范围是　　　　　　　　　。

Answer 1

（7分）
（1）3:1
（2）2.4　　　　3:2
（3）0.67或(2/3)＜m＜2 　　1.67或(5/3)＜n＜5

试题分析：据元素守恒，反应后混合气体的耗氧量即是C₂H₂和C₂H₆的耗氧量，反应生成CO、CO₂和H₂O，根据碳元素守恒有n（CO₂）+ n（CO）=2n（C₂H₂）+2n（C₂H₆），根据氢元素守恒由2n（H₂O）=2n（C₂H₂）+6n（C₂H₆），根据氧元素守恒有2n（O₂）=2n（CO₂）+ n（CO）+n（H₂O），据此计算消耗的氧气。
水的物质的量为36g/18(g/mol)=2mol.
设C₂H₂为amol，为C₂H₆bmol。
（1）则根据H守恒得：
2a+6b=4mol  a+b="0.8mol" 解得a=0.2mol  b=0.6mol
乙烷和乙炔的物质的量之比为3:1。
（2）m=1时，a+b=1mol，根据C守恒，(2a+2b)/n="5/6" 解得n=2.4。
根据C守恒得：n(CO)+n(CO₂)=2a+2b=2
根据O守恒的：n(CO)+2n(CO₂)+2=2.4*2=4.8
解得：n(CO)=6/5，n(CO₂)=4/5
即CO和CO₂的物质的量之比3：2。
（3）根据H守恒得：
2a+6b=4mol①
a+b=mmol② 即a=m-b③ b=m-a④
把③带入①得：m=2-b，当b>0时，m<2。
把④带入①得：m=2/3+2a/3，当a>0时，m>2/3(或0.67)。
即0.67或(2/3)＜m＜2。
m值最大时n最大，m值小时n最小，故1.67或(5/3)＜n＜5。
点评：本题考查混合物的计算，难度中等，判断反应后混合气体的耗氧量即是C₂H₂和C₂H₆的耗氧量是关键，在利用元素守恒计算，注意混合计算中守恒思想的运用。