Question

2．由一种气态烷烃和一种气态单烯烃组成的混合气体，它对H₂的相对密度是13.2，将1L的混合气体和4LO₂在容积固定的密闭容器中完全燃烧并保持原来的温度（120℃），测得密闭容器内压强比反应前增加了4%，试确定混合气体的成分及体积比．

Answer 1

分析 混合气体对H₂的相对密度是13.2，即混合气体平均相对分子质量为26.4，一定有甲烷，反应前充入气体为5，反应增加4%，为5.2，气体物质的量增加0.2mol，根据烃的燃烧反应方程式以及气体体积（物质的量）差量法计算即可．

解答 解：混合气体平均摩尔质量为13.2×M（H₂）=26.4g/mol，两种气态物质相对分子质量一个大于26.4，一个小于26.4，所以一定有甲烷．对于甲烷而言，燃烧后（高于水的沸点）气体体积不变，充分燃烧说明产物只有二氧化碳和水，反应前充入气体为5，反应增加4%，为5.2，气体物质的量增加0.2mol，设烯烃中碳原子数为n、在1mol混合气（混合气体1体积）中物质的量为xmol，甲烷为（1-x）mol，
    C_nH_2n+1.5nO₂=nCO₂+nH₂O△n
    1      1.5n    n     n    （2n-1-1.5n）=0.5n-1
   x                              0.2
x=$\frac{0.2}{0.5n-1}$，所以 n（甲烷）=1-x=$\frac{5n-12}{5n-10}$，又1mol混合气质量为24g，所以16×$\frac{5n-12}{5n-10}$+$\frac{0.2}{0.5n-1}$×14n=24，解得n=4，烯烃为丁烯，丁烯物质的量x=$\frac{0.2}{0.5n-1}$=0.2mol，所以百分含量$\frac{0.2}{1}$×100%=20%，甲烷80%．体积之比是1：4，
答：混合气体的成分是甲烷和丁烯，其体积之比是：1：4．

点评 本题是有机混合物成分以及含量的推断计算题，注意平均相对分子质量个应用以及气体体积（物质的量）差量法在计算中的应用，难度中等．