Question

19．在标准状况下，有密度为0.478g/L的乙烯、乙炔、氢气的混合气，在加热条件下通过镍催化剂完全反应后再冷却到标准状况时，测得其密度为1.062g/L，则原混合气中各组分的体积分数分别是C₂H₄、C₂H₂、H₂的体积分数分别为15%、20%、65%．

Answer 1

分析 乙烯、乙炔和氢气的混合气体，测得其在标准状况下的密度为0.478g/L，则平均分子质量=0.478×22.4=10.7；使该混合气体在加热的条件下通过镍催化剂并充分反应，再冷却到标准状况下测其密度为1.062g/L，则平均分子质量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相对分子量还小，说明反应后氢气还过量，所以反应后混合气体由C₂H₆和H₂组成，根据反应C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆ 化学反应方程式进行计算．

解答 解：乙烯、乙炔和氢气的混合气体，测得其在标准状况下的密度为0.478g/L，则平均分子质量=0.478×22.4=10.7；使该混合气体在加热的条件下通过镍催化剂并充分反应，再冷却到标准状况下测其密度为1.062g/L，则平均分子质量=1.062×22.4=23.8，比乙炔的相对分子量还小，说明反应氢气还过量，所以反应后混合气体由C₂H₆和H₂组成，根据反应C₂H₄+H₂→C₂H₆，C₂H₂+2H₂→C₂H₆
设反应后H₂的体积分数为x，则C₂H₆的体积分数为（1-x）．依题意：
2x+30×（1-x）=23.8，解得x=0.221．
又设反应前混合气体体积是YL，则同温、同压下反应后的气体体积为：0.478Y÷1.062=0.45YL．
反应后，H₂的体积为0.45Y×0.221=0.1YL，C₂H₆的体积为0.35Y L．
再设反应前混合气体中C₂H₄、C₂H₂、H₂分别为aL、bL、cL，根据化学反应方程式，有
$\left\{\begin{array}{l}{a+b+c=Y}\\{a+b=0.35Y}\\{c-a-2b=0.1Y}\end{array}\right.$
解得a=0.15Y；b=0.2Y；c=0.65Y；
所以原混合气体中，C₂H₄、C₂H₂、H₂的体积分数分别为$\frac{0.15Y}{Y}$×100%=15%、$\frac{0.2Y}{Y}$×100%=20%、$\frac{0.65Y}{Y}$×100%=65%，
故答案为：C₂H₄、C₂H₂、H₂的体积分数分别为15%、20%、65%．

点评 本题主要考查了燃烧的相关计算以及气体体积分数的计算，难度较大，列方程组进行解题就可以迅速解题．