Question

100L水煤气燃烧后共放出热量1143.3kj． CO（g）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-282.85kj．
H₂（g）+O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kj．该水煤气是由H₂、N₂、CO和CO₂组成的混合气体．通入60LO₂中燃烧后得到65L气体，再与NaOH溶液振荡后体积变为20L（以上体积均在标准状况下测定）．这种水煤气中各种气体的体积是多少？

Answer 1

【答案】分析：4种气体中能燃烧的是H₂和CO，二者燃烧放出的热量是1143.3kJ；由方程式可知CO和H₂燃烧后，气体的体积均减少；
设100L水煤气中有H₂xL，CO为yL．根据放出的热量及气体的体积减少列方程计算x、y的值，
被NaOH溶液吸收的是CO₂，而CO₂的来源一是原来混合物含有的，二是由CO燃烧生成的．根据CO计算出生成的CO₂体积，被NaOH溶液吸收的CO₂的体积减去CO生成的CO₂体积即为原混合气体中CO₂体积，
原混合气体总体积减去H₂、CO₂、CO三者体积即为N₂体积．
解答：解：设100L水煤气中有H₂xL，CO为yL，
由反应热可知：
CO（g）+ O₂（g）=CO₂（g）；△H=-282.85kJ/mol
1mol                         282.85kJ
                   m
m=×282.85kJ
H₂（g）+ O₂（g）=H₂O（l）；△H=-285.8kJ/mol
1mol                         285.8kJ
                  n
n=×285.8kJ
故得：×282.85kJ+×285.8kJ=1143.3…①
由体积关系有：
CO（g）+ O₂（g）=CO₂（g） 体积减少△V
1                   1         0.5
y                   y         0.5y
H₂（g）+ O₂（g）=H₂O（l）体积减少△V
1                             1.5
x                             1.5x                     
故得1.5x+0.5y=100+60-65…②
联立①②，解得x=50（L），y=40（L）
NaOH吸收CO₂的体积为65L-20L=45L，所以原煤气中CO₂的体积为45L-40L=5L，N₂的体积为100-50-40-5=5L，
答案：100L这种水煤气中含H₂50L、CO40L、CO₂5L、N₂5L．
点评：本题应抓住3个关键：一是热效应，4种气体中能燃烧的是H₂和CO，二者燃烧放出的热量是1143.3kJ；
二是燃烧后气体体积的变化，由方程式可知CO和H₂燃烧后，气体的体积均减少；
三是被NaOH溶液吸收的是CO₂，而CO₂的来源有二，其一是原来的，其二是由CO燃烧生成的．