Question

13．丁烷在催化剂作用下可裂解为乙烯和乙烷，假定丁烷的裂解率为50%．标准状况下，1.5体积裂解后的混合气体和10体积的氧气混合后完全燃烧，恢复到标准状况下时，体积是多少？

Answer 1

分析 丁烷裂解反应为：C₄H₁₀$\stackrel{催化剂}{→}$C₂H₄+C₂H₆，根据丁烷的裂解率为50%及反应方程式可知，反应后气体中丁烷、乙烯和乙烷的体积相等，即：1.5体积裂解后的混合气体中各自的体积均为：$\frac{1.5}{3}$体积=0.5体积，然后根据三者的燃烧方程式利用差量法计算出反应后气体体积．

解答 解：丁烷裂解反应为：C₄H₁₀$\stackrel{催化剂}{→}$C₂H₄+C₂H₆，丁烷的裂解率为50%，则反应后气体中丁烷、乙烯和乙烷的体积相等，1.5体积裂解后的混合气体中各自的体积均为：$\frac{1.5}{3}$体积=0.5体积，标况下水为液体，10体积的氧气足量，则：
C₄H₁₀+6.5O₂$\stackrel{点燃}{→}$4CO₂+5H₂O△V
 1     6.5    4        3.5
0.5体积              1.75体积，
C₂H₄+3O₂$\stackrel{点燃}{→}$2CO₂+2H₂O△V
1    3      2         2
0.5体积              1体积
C₂H₆+3.5O₂$\stackrel{点燃}{→}$2CO₂+3H₂O△V
 1    3.5       2         2.5
0.5体积                 1.25体积，
反应后气体总体积为：1.5体积+10体积-（1.75体积+1体积+1.25体积）=7.5体积，
答：标准状况下，1.5体积裂解后的混合气体和10体积的氧气混合后完全燃烧，恢复到标准状况下时的体积为7.5体积．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确反应原理为解答关键，注意掌握差量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．