Question

16．将224mL标准状况下的甲烷和氧气的混合气体点燃，完全燃烧后，将生成的气体通入100mL0.02mol/L的石灰水中，得到0.1g白色沉淀．求原混合气体中甲烷和氧气的体积比1：9或3：7．（只要求写出结果）

Answer 1

分析 甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，碳酸钙和二氧化碳、水反应生成碳酸氢钙，分情况讨论，当二氧化碳不足量时，结合碳原子守恒根据碳酸钙的量计算甲烷的量，从而得出甲烷和氧气的体积比；当二氧化碳过量时，根据钙元素守恒计算二氧化碳的量，再结合碳原子守恒计算甲烷的量，从而得出甲烷和氧气的体积比．

解答 解：混合气体的物质的量为：$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
反应的化学方程式：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O、CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂，
根据方程式知，白色沉淀是碳酸钙，碳酸钙的物质的量为：$\frac{0.1g}{100g/mol}$=0.001mol，
氢氧化钙的物质的量为：0.02mol/L×0.1L=0.002mol，
当生成的CO₂刚好为0.001mol时，根据碳原子守恒知，n（CaCO₃）=n（CH₄）=0.001mol，则氧气的物质的量是0.009mol，则甲烷与氧气的体积比为1：9；
当生成的CO₂过量时，n（CaCO₃）=0.001mol，根据钙原子守恒知，n（Ca（HCO₃）₂）=0.001mol，
根据碳原子守恒得，n（CH₄）=n（CO₂）=0.001mol+0.002mol=0.003mol，则氧气的物质的量为0.007mol，所以甲烷与氧气的体积比为3：7，
故答案为：1：9或3：7．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，正确判断反应物过量情况对生成物的影响为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．