Question

20．一定量的CH₄恰好與一定量的O₂完全反應得到CO₂、CO和H₂O，產物的總質量為49.6g，將其通過足量的濃H₂SO₄后，洗氣瓶增重25.2g，試計算
（1）水的物質的量；
（2）此甲烷完全燃燒則還需O₂的體積（標況下）．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸吸收水蒸汽，質量增重為生成水的質量；
（2）計算CO₂、CO的總質量，根據H原子守恒計算甲烷物質的量，由C原子守恒可知CO₂、CO總物質的量
水的質量，列方程計算CO₂、CO物質的量，CO燃燒消耗氧氣為甲烷完全燃燒則還需O₂的體積．

解答 解：（1）濃硫酸吸收水蒸汽，生成水的質量為25.2g，其物質的量為$\frac{25.2g}{18g/mol}$=1.4mol，
答：燃燒生成水的物質的量為1.4mol；
（2）CO₂、CO的總質量為49.6g-25.2g=24.4g，根據H原子守恒，甲烷物質的量為$\frac{1.4mol×2}{4}$=0.7mol，由C原子守恒可知CO₂、CO總物質的量為0.7mol，
設CO₂、CO物質的量分別為xmol、ymol，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.7}\\{44x+28y=24.4}\end{array}\right.$
解得x=0.3，y=0.4
CO燃燒消耗氧氣為甲烷完全燃燒則還需O₂的體積，CO燃燒轉化為CO₂，則還需要氧氣為$\frac{0.4mol}{2}$=0.2mol，標況下需要氧氣體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
答：此甲烷完全燃燒還需O₂的體積為4.48L．

點評 本題考查混合物有關計算，注意守恒法的運用，側重考查學生分析計算能力，難度不大．