Question

3．丁烷催化裂化时，碳碳键按两种方式断裂生成两种烷烃和两种烯烃．如果丁烷的裂化率为90%，又知裂化生成的两种烯烃质量相等．求裂化后得到的混合气体中相对分子质量最小的气体的体积分数．

Answer 1

分析 丁烷结构简式为：CH₃-CH₂-CH₂-CH₃，断键位置只有两种，，故可生成甲烷、丙烯、乙烷、乙烯四种物质，设丁烷的物质的量为1mol，裂解成CH₄和C₃H₆为xmol，裂解成C₂H₆和C₂H₄为ymol，根据已知列方程式组求解即可．

解答 解：设丁烷的物质的量为1mol，裂解成CH₄和C₃H₆为xmol，裂解成C₂H₆和C₂H₄为ymol，
依题意：C₄H₁₀　$\stackrel{加热}{→}$  CH₄ +C₃H₆ 　
　   xmol　　　     xmol   xmol
C₄H₁₀　$\stackrel{加热}{→}$C₂H₆+C₂H₄
ymol　　　 ymol ymol
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=1×90%}\\{42x=28y}\end{array}\right.$
解之 x=0.36mol，y=0.54mol，
CH₄%=$\frac{0.36}{（0.36+0.36+0.54+0.54+0.1）}$×100%=19%，
答：裂化后得到的混合气体中相对分子质量最小的气体的体积分数为19%．

点评 本题考查了丁烷的裂解的计算，掌握裂解原理是解题的关键，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，题目难度中等．