题目内容

(1)已知某混合气体的成分按体积分数计算是:80.0%CH4、15.0%C2H4和5.00%C2H6.请计算0.5mol该混合气体的质量和标准状况下的密度(g·L-1).

(2)CH4在一定条件下催化氧化可以生成C2H4和C2H6(水和其他产物忽略不计).取一定量CH4经催化氧化后得到一种混合气体,它在标准状况下的密度为0.780g·L-1.已知反应中CH4消耗了20%,计算混合气中C2H4的体积分数.

答案:
解析:

  【解答】(1)0.826g·L-1;(2)4.44%

  【巧解导析】(1)由n=可知,混合气中体积分数应等于物质的量的百分组成,故0.5mol混合气中含CH4:0.500×80.0%=0.400mol,C2H4:15.0%×0.500mol=0.0750mol,C2H6:5.00%×0.500mol=0.0250mol.所以m混=0.400mol×16g·mol-1+0.075mol×28g·mol-1+0.0250mol×30g·mol-1=9.25g,

  得ρ混===0.826g·L-1;

  (2)由质量守恒定律,C原子守恒,有下列关系式:

  2CH4~C2H4  2CH4~C2H6

  设反应前有CH4 1mol,其中有x mol 转化成C2H4,即生成mol C2H4和mol C2H6

  所以反应后剩余气体总的物质的量为0.800mol++=0.900mol,

  由密度公式有=0.780g·L-1,

  解得x=0.0800mol.

  故C2H4的体积分数为×100%=4.44%.


提示:

解题关键明确题目所求与已知,运用概念一步步分析推理寻找解题的思路与途径.本题还可利用平均分子量十字交叉法求解.本题关系转换较多,若不细心,极易出错.


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