Question

8．已知甲烷（CH₄）在一定条件下催化氧化可以生成乙烯（C₂H₄）、乙烷（C₂H₆）气体（水和其他产物忽略不计）．取一定量甲烷经催化氧化得到的混合气体在标准状况下的密度为0.85g/L，实验测得反应中甲烷₄消耗了40.0%，求所得混合气体中乙烯的体积百分含量．

Answer 1

分析 设反应之前甲烷的物质的量为1mol，消耗的甲烷为0.4mol，根据碳原子守恒，反应后混合气体总物质的量为（1-0.4）mol+$\frac{0.4mol}{2}$=0.8mol，设得到C₂H₄为xmol，根据碳原子守恒，可知成C₂H₆为（0.2-x）mol，再根据混合气体的密度=$\frac{混合气体总质量}{混合气体总体积}$列方程计算解答．

解答 解：设反应之前甲烷的物质的量为1mol，消耗的甲烷为0.4mol，剩余甲烷为1mol-0.4mol=0.6mol，
根据碳原子守恒，反应后混合气体总物质的量为（1-0.4）mol+$\frac{0.4mol}{2}$=0.8mol，则反应后混合气体总体积为0.8mol×22.4L/mol，
设得到C₂H₄为xmol，根据碳原子守恒，可知成C₂H₆为（0.2-x）mol，则：$\frac{0.6×16+28x+30×（0.2-x）}{0.8mol×22.4L/mol}$=0.85，解得x=0.184mol，则混合气体中乙烯的体积分数为$\frac{0.184mol}{0.8mol}$×100%=23%，
答：混合气体中乙烯的体积分数为23%．

点评 本题考查混合物计算，涉及物质的量有关计算，关键是碳原子守恒应用，侧重考查学生分析计算的能力．