题目内容
【题目】105℃、101kPa条件下，1L由一种气态烷烃与一种气态单官能团脂肪烃组成的混合气体，与9L氧气混合点燃使其充分反应。烃没有剩余，恢复到原温度和压强，测得气体总体积为10L，将反应后的混合气体通过碱石灰，剩余气体的体积为6.5L。通过计算，分析混合烃可能的组成和体积比？
【答案】甲烷与乙烯1：1混合，或者甲烷与丙炔3:1混合
【解析】
在相同条件下反应前后的气体体积均为15 L，设混合烃的平均分子组成为CxHy。
CxHy+(x+
)O2
xCO2+
H2O(g)
依题意得1+(x+)=x+
解得y=4
即混合烃的平均组成为CxH4，
又气态烃已经反应完全，反应后的混合气体为二氧化碳、水蒸气和氧气，碱石灰可吸收二氧化碳与水蒸气，则通过碱石灰后，剩余气体的体积为6.5 L，说明剩余氧气体积为6.5 L，即参加反应的氧气的体积为9 L-6.5 L= 2.5 L，同温同压下参加反应的化学计量数之比等于气体的体积之比，则1：（x+）= 1 L：2.5 L，解得x = 1.5，故混合气体平均组成为C1.5H4。再结合十字交叉法进行分析具体组成与体积比即可。
在相同条件下反应前后的气体体积均为15 L，设混合烃的平均分子组成为CxHy。
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(g)
依题意得1+(x+)=x+
解得y=4
即混合烃的平均组成为CxH4。
又气态烃已经反应完全，反应后的混合气体为二氧化碳、水蒸气和氧气，碱石灰可吸收二氧化碳与水蒸气，则通过碱石灰后，剩余气体的体积为6.5 L，说明剩余氧气体积为6.5 L，即参加反应的氧气的体积为9 L-6.5 L= 2.5 L，同温同压下参加反应的化学计量数之比等于气体的体积之比，则1：（x+）= 1 L：2.5 L，解得x = 1.5，故混合气体平均组成为C1.5H4。则混合物中必含甲烷，其分子中含C原子数为1，小于1.5，则另一个分子中含C原子数必大于1.5，又含氢原子数为4，则混合烃的组成有两种可能：CH4和C2H4或CH4和C3H4。
用十字交叉法计算混合烃中各种烃的体积比：
①若混合烃由CH4和C2H4组成：则
，即V（CH4）：V（C2H4） = 0.5：0.5 = 1：1；
②若混合烃由CH4和C3H43组成：则
，即V（CH4）：V（C3H4） = 1.5：0.5 = 3：1；
故答案为：甲烷与乙烯1：1混合，或者甲烷与丙炔3:1混合。
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【题目】CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为__________(写离子符号)；若所得溶液pH=10，溶液中c(HCO3-)∶c(CO32-)__________。(室温下，H2CO3的K1=4×10-7；K2=5×10-11）
(2)CO2与CH4经催化重整不仅可以制得合成气，还对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g) 
2CO(g)+2H2(g)。
已知：C(s)+2H2(g)=CH4(s) △H=-75kJ·mol-1
C(s)+O2(g)=CO2(s) △H=-394kJ·mol-1
C(s)+ 
O2(g)=CO(s) △H=-111kJ·mol-1
①该催化重整反应的△H=__________。有利于提高CH4平衡转化率的条件是__________(填标号)。
A 低温低压 B 低温高压 C 高温低压 D 高温高压
某温度下，在体积为2L的容器中加入2mol CH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50％，其平衡常数为__________mol2·L-2。
②反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
积碳反应 CH4(g)= C(s)+ 2H2(g) | 消碳反应 CO2(g)+C(s)=2CO(g) | ||
△H/kJ·mol-1 | 75 | 172 | |
活化能/kJ·mol-1 | 催化剂X | 33 | 91 |
催化剂Y | 43 | 72 | |
由上表判断，催化剂X__________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是：__________________。
(3)在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O-CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示：
①X是电源的__________极(填“正”或“负”)。
②阴极的电极反应式是：H2O+2e-=H2+O2- 、CO2+2e-=CO+O2-
则总反应可表示为__________。
