题目内容

18.有一只温度变化时,容积不发生改变的密闭容器,其中充满着甲烷(CH4)与氧气的混合气体.设法点火,它们恰好能完全反应生成二氧化碳和水,问:
(1)若反应后容器的温度为150℃,此时容器中混合气体的密度等于原混合气体的密度(大于、等于或小于),其原因是反应前后气体的质量、体积均不变或反应前后分子个数不变.
(2)若反应后容器的温度降至室温,此时容器中混合气体的密度小于原混合气体的密度(大于、等于或小于).

分析 由题意可知,甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水;分别考虑温度为150℃、室温时生成气体的质量,根据气体的密度=$\frac{气体的质量}{容器的容积}$进行分析判断即可.

解答 解:因为甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水,反应的化学方程式为CH4+2O2 $\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO2+2H2O;
(1)温度为150℃,此时水为气态,反应前后的气体的体积、质量均不变,所以密度不变.从微观上考虑,反应前后分子个数不变,故密度不变.
(2)降至室温,H2O是以液态形式存在,气体的总质量减少,所以此时容器中气体的密度小于原混合气体的密度.
故答案为:(1)等于;反应前后气体的质量、体积均不变或反应前后分子个数不变;(2)小于.

点评 本题有一定难度,确定不同温度时生成物的状态即根据质量守恒定律确定生成气体的质量是否发生改变是解答本题的关键.

练习册系列答案
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(1)t1~t2时问段内固体质量减少的原因是产生了一种极易与血红蛋白结合的有毒气体,该气体的化学式为CO;同时生成一种白色固体,它与大理石的主要成分相同,则该段时间内反应的化学方程式为CaC2O4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO3+CO↑.
(2)t2~t3时间段内固体质量不变的原因是草酸钙已完全分解,但尚未达到碳酸钙的分解温度.
(3)t3~t4时间段内反应的化学方程式为CaCO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO2↑.
(4)小强和小明另取12.8g草酸钙固体加热
一段时间后,对剩余固体的成分进行探究.
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【设计方案并实验】
同学实验操作实验现象结论
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一定不含有CaC2O4.
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【交流与讨论】三位同学经交流后认为,该剩余固体与图中t3~t4时间段的物质成分相同.

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