题目内容

CO、CH4均为常见的可燃性气体.
(1)等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧,转移的电子数之比是
1:4
1:4

(2)已知在101kPa时,CO的燃烧热为283kJ/mol.相同条件下,若2molCH4完全燃烧生成液态水,所放出的热量为1mol CO完全燃烧放出热量的6.30倍,CH4完全燃烧反应的热化学方程式是
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);△H=-891.45kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(1);△H=-891.45kJ/mol

(3)120℃、101kPa下,a mL由CO、CH4组成的混合气体在b mLO2中完全燃烧后,恢复到原温度和压强.
①若混合气体与O2恰好完全反应,产生bmL CO2,则混合气体中CH4的体积分数为
0.33
0.33
(保留2位小数).
②若燃烧后气体体积缩小了
a
4
mL,则a与b关系的数学表达式是
b≥
5
4
a
b≥
5
4
a
分析:(1)相同条件下,体积之比等于物质的量之比,根据反应后碳元素的化合价变化计算转移电子数之比;
(2)根据CO的燃烧热计算,2molCH4完全燃烧生成液态水,所放出的热量,再根据热化学方程式的书写原则进行书写;
(3)①根据CO、CH4的体积之和、消耗的氧气列方程计算二者体积,据此解答.
②燃烧发生反应:2CO+O2=2CO2、CH4+2O2=CO2+2H2O(g),燃烧后体积变化由CO燃烧导致,根据差量法计算CO的体积,进而计算甲烷的体积,由于完全燃烧,故0.5V(CO)+2V(CH4)≤b,据此解答.
解答:解:(1)相同条件下,体积之比等于物质的量之比,CO、CH4完全燃烧都生成二氧化碳,碳元素的化合价变化分别为2、8,故二者完全燃烧转移电子数之比=2:8=1:4,
故答案为:1:4;
(2)CO的燃烧热为283kJ/mol.相同条件下,2molCH4完全燃烧生成液态水,所放出的热量为283kJ×6.3=1782.9kJ,故甲烷完全燃烧生成液态水的热化学方程式为:CH4(g)+2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(1);△H=-891.45kJ/mol,
故答案为:CH4(g)+2O2 (g)=CO2(g)+2H2O(1);△H=-891.45kJ/mol;
(3)①燃烧发生反应:2CO+O2=2CO2、CH4+2O2=CO2+2H2O(g),
根据碳原子守恒可知,V(CO+CH4)=V(CO2),故a=b,
则:V(CO)+V(CH4)=a,0.5V(CO)+2V(CH4)=a,解得V(CO)=
2a
3
,V(CH4)=
a
3

故混合气体中CH4的体积分数为
a
3
a
=0.33,
故答案为:0.33;
②燃烧发生反应:2CO+O2=2CO2、CH4+2O2=CO2+2H2O(g),燃烧后体积变化由CO燃烧导致,则:
2CO+O2=2CO2  体积减少△V
2                1
V(CO)           
a
4
mL
故V(CO)=0.5amL,
故V(CH4)=0.5amL,
由于完全燃烧,故0.5V(CO)+2V(CH4)≤b,即0.5a×0.5+2×0.5a≤b,故b≥
5
4
a,
故答案为:b≥
5
4
a.
点评:本题考查氧化还原反应计算、热化学方程式书写、混合物计算等,难度中等,(3)中注意利用差量法计算的计算.
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