Question

16．CH₄在一定條件下經催化氧化可以生成C₂H₂ 和C₂H₄，現取一定量的CH₄，經上述催化氧化后得到混和氣體，它在標準狀況下的密度為0.7698克/升．已知反應中CH₄消耗了20%，計算混和氣體中C₂H₂的體積百分含量（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 設反應之前甲烷的物質的量為1mol，消耗的甲烷為0.2mol，根據碳原子守恒，反應后混合氣體總物質的量為（1-0.2）mol+$\frac{0.2mol}{2}$=0.9mol，設得到C₂H₂為xmol，根據碳原子守恒，可知成C₂H₄為（0.1-x）mol，再根據混合氣體的密度=$\frac{混合氣體總質量}{混合氣體總體積}$列方程計算解答．

解答 解：設反應之前甲烷的物質的量為1mol，則消耗的甲烷為1mol×20%=0.2mol，剩余甲烷為1mol-0.2mol0.8mol，
根據碳原子守恒，反應后混合氣體總物質的量為（1-0.2）mol+$\frac{0.2mol}{2}$=0.9mol，則反應后混合氣體總體積為0.9mol×22.4L/mol，
設得到C₂H₂為xmol，根據碳原子守恒，可知成C₂H₄為（0.1-x）mol，則：$\frac{0.8×16+26x+28×（0.1-x）}{0.9×22.4}$=0.7698，
解得x=0.0404
則混合氣體中乙炔的體積分數為$\frac{0.0404mol}{0.9mol}$×100%=4.50%，
答：混合氣體中乙炔的體積分數為4.50%．

點評 本題考查混合物計算，涉及物質的量有關計算，關鍵是碳原子守恒應用，側重考查學生分析計算的能力，題目計算量較大，屬于易錯題目．