Question

在120 ℃，101 kPa条件下，由H₂、CH₄、CO组成的混合气体a mL，通入一定量(设为x mL)氧气使其完全燃烧。

(1)若a mL混合气体完全燃烧后消耗相同条件下氧气的体积也为a mL(即x=a mL)，则原混合气体中CH₄的体积分数是_________。

(2)若完全燃烧后生成CO₂和H₂O(g)的总体积在相同条件下为2a mL，则原混合气体中CH₄的体积分数是_________。现要测定原混合气体中H₂的体积分数，还必须知道相同条件下的其他数据，它们可以是_________ (填选项字母)。

A.2a mol混合气体的密度

B.生成CO₂气体的总体积

C.生成H₂O(g)的总质量

(3)若原混合气体完全燃烧所得气体中只有CO₂和H₂O(g)，则x的取值范围是_________。

Answer 1

(1)1/3(或33.3%)  (2)1/2或(50%)  ABC  (3)a/2＜x＜2a

解析：(1)根据反应方程式：CH₄+2O₂CO₂+2H₂O  ①；2H₂+O₂==2H₂O  ②；2CO+O₂==2CO₂  ③；②③中等物质的量的氢气与一氧化碳燃烧消耗的氧气相同，故可设a mL气体中CH₄：n mL，则CO、H₂的和为(a-n) mL，耗氧：，故n=a/3。

(2)根据方程式②③，H₂—H₂O，CO—CO₂，即H₂、CO燃烧生成的H₂O(g)和CO₂(g)的体积与原H₂、CO的体积相等，故混合气体燃烧后生成气体的总体积增大只由CH₄燃烧导致，设CH₄为W mL，则生成CO₂和H₂O(g) 3W mL，故3W-W=a，W=a/2。

(3)根据极限法：当混合气体中H₂、CO无限少，耗O₂最多，x=2a，当混合气体中CH₄无限少，耗O₂最少，x=a/2。