Question

120 ℃、101 kPa下，a mL由CO和CH₄组成的混合气体在b mL O₂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 mL CO₂，则混合气体中CH₄的体积分数为______(保留2位小数)。

(2)若燃烧后气体体积缩小了 mL，则a与b关系的数学表达式为_________。

Answer 1

解析：设混合气体中CO的体积为x，CH₄的体积为y,则

    2CO  +  O₂     2CO₂

       x                    x

    CH₄  +  2O₂CO₂+2H₂O

      y         2y                y

    则有

解得y=

    所以CH₄的体积分数为：×100%，由于a mL混合气体产生b mL CO₂，根据碳原子守恒，则a=b,y==，

    即CH₄的体积分数为0.33。

    由燃烧反应方程式可知，在120 ℃、101 kPa条件下，CH₄燃烧前后体积不变，若燃烧后体积缩小，是由CO燃烧引起的，设CO体积为x′,CH₄体积为y′。则：

    2CO  +  O₂      2CO₂    ΔV

      2          1             2         1

     x′                  x′     

    CH₄  +  2O₂CO₂+2H₂O

    y′       2y′

    则有 

    若保证气体完全燃烧，O₂必须过量，即b≥(+2y′)。

    即b≥(+a)=

答案：(1)0.33  (2)b≥