Question

在标准状况下氢气和一氧化碳的混合气体7 L，质量为2.25 g，求H₂和CO的质量分数和体积分数。

Answer 1

解析：一种思路可设H₂、CO各自的质量，然后分别根据质量求出体积，使它们之和为7 L，联立方程求解。另一思路是由混合气体的体积和质量求出混合气体在22.4 L时的质量，得出平均摩尔质量后找出体积关系或质量关系解题。

解法一：设CO质量为ｘ，H₂质量为ｙ。

CO体积：×22.4 L·mol^-1＝1.4 L

H₂体积：×22.4 L·mol^-1＝5.6 L

所以ｗ（H₂）＝×100％＝22．2％

Ф（H₂）＝×100％＝80％

ω（CO）＝×100％＝77．8％

Ф（CO）＝×100％＝20％

解法二：设CO、H₂的物质的量分别为ｘ、ｙ，则:

求得

其他同解法一。

解法三：设H₂的体积为ｘ，则CO的体积为（7 L－ｘ）。

×2 g·mol^-1＋×28 ｇ·mol^-1＝2.25 ｇ

ｘ＝5．6 L，CO为1.4 L。

H₂的质量：

×2 g·mol^-1＝0.5 g

CO的质量：2.25 g-0.5 g＝1.75 g

其他同解法一。

解法四：设混合气体平均摩尔质量为，体积分数H₂为ｘ%，CO为（1－ｘ%)。

①求混合气体的摩尔质量：

=

＝7.2g·mol^-1

②求体积分数：ｘ%×2 g·mol^-1＋（1－ｘ%）×28 g·mol^-1＝7.2 g·mol^-1

φ(H₂)%＝80%，φ（CO）20%。

③求质量分数：由②知

V（H₂）∶V（CO）＝80∶20＝4∶1＝ｎ（H₂）∶ｎ（CO）

H₂与CO的质量比为

（4×2）∶（1×28）＝2∶7

ｗ（H₂）＝×100%＝22.2%

ｗ（CO）＝×100％＝77.8%

解法五：①求混合气平均摩尔质量，解法同前得＝7.2 g·mol^-1

②用十字交叉法求H₂和CO的体积比(即物质的量比)

故V（CO）∶V（H₂）＝5.2∶20.8＝1∶4，其他解法同前。