Question

將甲烷和氧氣的混合氣體充入含有23.4g Na₂O₂的密閉容器中，保持容器中溫度為150℃，用電火花引燃充分反應后，壓強為0Pa，若將殘留物溶于水，無氣體逸出．據此判斷下列敘述正確的是（　　）

• A、原混合氣體中甲烷和氧氣體積比為1：2
• B、原混合氣體中甲烷和氧氣體積比為2：1
• C、殘留固體中只有NaOH
• D、殘留固體中只有Na₂CO₃

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,甲烷的化學性質

專題：計算題

分析：將含有O₂和CH₄的混合氣體置于盛有23.4g Na₂O₂的密閉容器中，電火花點燃反應為，CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O、2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂、2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂；
根據題意可知反應結束后，容器內的壓強為零（150℃），說明容器中無氣體，且將殘留物溶于水中無氣體放出，說明過氧化鈉也完全反應，故容器內剩余固體為Na₂CO₃和NaOH，根據甲烷的組成利用C、H原子守恒可知可知生成的Na₂CO₃和NaOH物質的量之比為1：4，再根據反應的總化學方程式判斷原混合物中甲烷、氧氣的物質的量之比．

解答： 解：反應后壓強為0pa，說明反應后容器中無剩余氣體，且將殘留物溶于水中無氣體放出，說明過氧化鈉也完全反應，故容器內剩余固體為Na₂CO₃和NaOH，故CD錯誤；
根據甲烷的分子組成，利用C、H原子守恒可知生成的Na₂CO₃、NaOH物質的量之比為1：4，則反應的總化學方程式可寫為：2CH₄+O₂+6Na₂O₂=2Na₂CO₃+8NaOH，
根據方程式2CH₄+O₂+6Na₂O₂=2Na₂CO₃+8NaOH可知：原混合氣體中O₂、CH₄的物質的量之比為1：2，故A正確、B錯誤；
故選A．

點評：本題考查混合物的計算，難度中等，關鍵是判斷剩余固體為Na₂CO₃和NaOH，利用質量守恒、甲烷的分子組成確定Na₂CO₃和NaOH物質的量之比，再利用總方程式解答可以省去中間反應復雜計算的過程．