Question

16．CH₄在一定条件下经催化氧化可以生成C₂H₂ 和C₂H₄，现取一定量的CH₄，经上述催化氧化后得到混和气体，它在标准状况下的密度为0.7698克/升．已知反应中CH₄消耗了20%，计算混和气体中C₂H₂的体积百分含量（保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 设反应之前甲烷的物质的量为1mol，消耗的甲烷为0.2mol，根据碳原子守恒，反应后混合气体总物质的量为（1-0.2）mol+$\frac{0.2mol}{2}$=0.9mol，设得到C₂H₂为xmol，根据碳原子守恒，可知成C₂H₄为（0.1-x）mol，再根据混合气体的密度=$\frac{混合气体总质量}{混合气体总体积}$列方程计算解答．

解答 解：设反应之前甲烷的物质的量为1mol，则消耗的甲烷为1mol×20%=0.2mol，剩余甲烷为1mol-0.2mol0.8mol，
根据碳原子守恒，反应后混合气体总物质的量为（1-0.2）mol+$\frac{0.2mol}{2}$=0.9mol，则反应后混合气体总体积为0.9mol×22.4L/mol，
设得到C₂H₂为xmol，根据碳原子守恒，可知成C₂H₄为（0.1-x）mol，则：$\frac{0.8×16+26x+28×（0.1-x）}{0.9×22.4}$=0.7698，
解得x=0.0404
则混合气体中乙炔的体积分数为$\frac{0.0404mol}{0.9mol}$×100%=4.50%，
答：混合气体中乙炔的体积分数为4.50%．

点评 本题考查混合物计算，涉及物质的量有关计算，关键是碳原子守恒应用，侧重考查学生分析计算的能力，题目计算量较大，属于易错题目．