Question

在120℃、101kPa条件下，由H₂、CH₄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混合气体完全燃烧消耗相同条件下氧气的体积也为a mL（即x=a），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

 

．
（3）若原混合气体完全燃烧时，生成的气体中只有CO₂和H₂O（g），则x的取值范围是

 

．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）燃烧发生反应：2H₂+O₂=2H₂O（g）、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），假设甲烷为y mL，则氢气为（a-y）mL，根据方程式表示出各自消耗氧气的体积，进而列方程计算解答；
（2）根据方程式表示出CO₂、H₂O（g）的体积，再根据二者总体积列方程解答；
（3）由方程式可知，全部为氢气消耗氧气最小，全部为甲烷消耗氧气最多，据此讨论计算解答．

解答： 解：（1）假设甲烷为y mL，则氢气为（a-y）mL，则：
CH₄+2 O₂=CO₂+2H₂O（g）
y mL  2y mL
     2 H₂+O₂=2H₂O（g）
（a-y）mL  0.5（a-y）mL
由题意可知，2ymL+0.5（a-y）mL=amL，
解得y=

1

3

a，
即甲烷的体积分数为

1 3 amL

amL

×100%=33.3%，
故答案为：33.3%；
（2）假设甲烷为y mL，则氢气为（a-y）mL，则：
CH₄+2 O₂=CO₂+2H₂O（g）
y mL    ymL   2y mL
     2 H₂+O₂=2H₂O（g）
（a-y）mL     （a-y）mL
由题意可知，2ymL+ymL+（a-y）mL=2amL，
解得y=0.5a，
即甲烷的体积分数为

0.5amL

amL

×100%=50%，
故答案为：50%；
（3）全部为氢气消耗氧气最小，由2 H₂+O₂=2H₂O（g），可知消耗氧气为0.5amL，
全部为甲烷消耗氧气最多，由CH₄+2 O₂=CO₂+2H₂O（g），可知消耗氧气为2amL，
故0.5a＜x＜2a，
故答案为：0.5a＜x＜2a．

点评：本题考查混合物计算、化学方程式有关计算，难度不大，（3）中注意利用极值法进行解答．