Question

11．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．
（2）已知在101KPa时，CO的燃烧热为283kJ/mol．相同条件下，若2mol CH₄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6.3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．
（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b mLCO₂，则混合气体中CH₄的体积分数为33%（保留2位小数）．
②若燃烧后气体体积缩小了$\frac{a}{4}$mL，则a与b关系的数学表示式是b≥$\frac{5}{4}$a．

Answer 1

分析 （1）根据CO反应后生成CO₂，碳的价态由+2升高到+4价，化合价升高2，即一个CO转移的电子数为2，CH₄反应后生成CO₂和水，碳的价态由-4升高到+4价，化合价升高8，即一个CH₄转移的电子数为8来分析计算；
（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，再计算出混合气体中CH₄的体积分数；
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）一个CO转移的电子数为2，一个CH₄转移的电子数为8，等体积的CO，CH₄转移的电子数之比为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燃烧的方程式分别为：2CO+O₂=2CO₂、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），根据碳原子守恒可知，V（CO）+V（CH₄）=V（CO₂），故a=b，
则：V（CO）+V（CH₄）=a，0.5V（CO）+2V（CH₄）=a，解得：V（CO）=$\frac{2}{3}$amL，则：V（CH₄）=$\frac{a}{3}$mL，
所以混合气体中甲烷的体积分数为：$\frac{\frac{a}{3}ml}{amL}$×100%=33%，
故答案为：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）              $\frac{a}{4}$mL
故V（CO）=0.5amL，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≥$\frac{5}{4}$a，
故答案为：b≥$\frac{5}{4}$a．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．