题目内容
天然气在生活、生产中应用越来越广泛，如成为居民日常燃料，成为工业合成氨原料等．由天然气制取合成氨原料其主要反应为：
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g） ①
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g） ②
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g） ③
（1）1m3（标准状况）CH4按②式完全反应，产生H2 mol．（保留一位小数）
（2）一定量的CH4、空气、水蒸气反应后得到某混合气体，各成分的质量分数分别是为O2 32%，N2 28%，CO2 22%，CH4 16%，H2 2%，此混合气体对氢气的相对密度是 （保留一位小数）
（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应后，得到的气体组成如下表：
列式计算该富氧空气中O2和N2的体积比
= ．反应中的CH4、H2O（g）和富氧空气的体积比= ．
（4）某课外活动小组探究CH4和纯氧的反应，取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，恢复至常温时，容器内压强几乎为零．剩余固体成分与a的取值及CH4与O2的体积比值n之间有很多种情况，试帮助该小组同学填写如下几种情况．
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g） ①
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g） ②
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g） ③
（1）1m3（标准状况）CH4按②式完全反应，产生H2
（2）一定量的CH4、空气、水蒸气反应后得到某混合气体，各成分的质量分数分别是为O2 32%，N2 28%，CO2 22%，CH4 16%，H2 2%，此混合气体对氢气的相对密度是
（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应后，得到的气体组成如下表：
| 气体 | CO | H2 | N2 | O2 | CO2 |
| 体积（L） | 15 | 70 | 20 | 4.5 | 10 |
| V(O2) |
| V(N2) |
（4）某课外活动小组探究CH4和纯氧的反应，取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，恢复至常温时，容器内压强几乎为零．剩余固体成分与a的取值及CH4与O2的体积比值n之间有很多种情况，试帮助该小组同学填写如下几种情况．
| a取值 | n=
| 剩余固体 | ||
| Na2CO3，NaOH，Na2O2 | ||||
| Na2CO3，NaOH | ||||
| Na2CO3，NaOH | ||||
| Na2CO3 |
考点：化学平衡的计算,化学方程式的有关计算
专题：计算题
分析：（1）根据n=
计算甲烷的物质的量，再方程式计算生成氢气的物质的量；
（2）令混合气体质量为100g，计算各气体质量，根据n=
计算各自物质的量，再根据
=
计算平均摩尔质量，相同条件下密度之比等于摩尔质量之比；
（3）分析图表数据，根据反应的方程式结合表中数据列方程式计算；
（4）CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠和氧气，恢复至常温时，容器内压强几乎为零，说明气体全部反应，2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g），CH4+2O2=CO2+2H2O，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3，+O2，2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2，结合反应过程中过氧化钠和二氧化碳全部反应、和二氧化碳全部反应，和水部分反应，和二氧化碳、水全部反应，结合剩余固体成分和反应过程，利用化学方程式定量关系分析计算．
| V |
| Vm |
（2）令混合气体质量为100g，计算各气体质量，根据n=
| m |
| M |
. |
| M |
| m |
| n |
（3）分析图表数据，根据反应的方程式结合表中数据列方程式计算；
（4）CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠和氧气，恢复至常温时，容器内压强几乎为零，说明气体全部反应，2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g），CH4+2O2=CO2+2H2O，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3，+O2，2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2，结合反应过程中过氧化钠和二氧化碳全部反应、和二氧化碳全部反应，和水部分反应，和二氧化碳、水全部反应，结合剩余固体成分和反应过程，利用化学方程式定量关系分析计算．
解答：
解：（1）1m3（标准状况）CH4的物质的量为
=44.64mol，
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
2mol 4mol
44.64mol n
n=44.64×2mol=89.28mol≈89.3；
故答案为：89.3；
（2）假设混合气体质量为100g，
则氧气质量=100g×0.32=32g，其物质的量=
=1mol，
则氮气质量=100g×0.28=28g，其物质的量=
=1mol，
则二氧化碳质量=100g×0.22=22g，其物质的量=
=0.5mol，
则甲烷质量=100g×0.16=16g，其物质的量=
=1mol，
则氢气质量=100g×0.02=2g，其物质的量=
=1mol，
故混合气体平均摩尔质量=
×100%=22.22g/mol，故混合气体对H2的相对密度为22.22g/mol÷2g/mol=11.1，
故答案为：11.1；
（3）设反应的氧气为x，水为y
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g） ①
x x x 3x
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g） ②
2y y 2y 4y
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g） ③
10 10 10 10
x=10
y=7.5
=
=3：5；
CH4、H2O（g）和富氧空气的体积比=（x+2y）：（10+x）：（y+4.5+20）=25：20：32；
故答案为：3：5；25：20：32；
（4）取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，过氧化钠物质的量=
=0.12mol，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，恢复至常温时，容器内压强几乎为零，说明无气体剩余；2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g），Na2O2+CO=Na2CO3，H2+Na2O2=2NaOH
剩余固体为Na2CO3，NaOH，Na2O2 ，说明反应过程中无水剩余，a＜0.06mol n=2：1
剩余固体为Na2CO3，NaOH，若无水剩余，a=0.06mol n=2：1；若有水剩余0.06＜a＜0.3，n=
，1：1.5＜n＜2：1；
剩余固体为Na2CO3 ，隐含条件剩余水，依据元素守恒计算
Na元素守恒n（Na2CO3）=n（Na2O2）=0.12mol
C元素守恒n（CH4）=0.12mol
H元素守恒（H2O）=0.24mol
O元素守恒 n（O2）=0.18mol
a=0.3mol，n=
故答案为：
| 1000L |
| 22.4L/mol |
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
2mol 4mol
44.64mol n
n=44.64×2mol=89.28mol≈89.3；
故答案为：89.3；
（2）假设混合气体质量为100g，
则氧气质量=100g×0.32=32g，其物质的量=
| 32g |
| 32g/mol |
则氮气质量=100g×0.28=28g，其物质的量=
| 28g |
| 28g/mol |
则二氧化碳质量=100g×0.22=22g，其物质的量=
| 22g |
| 44g/mol |
则甲烷质量=100g×0.16=16g，其物质的量=
| 16g |
| 16g/mol |
则氢气质量=100g×0.02=2g，其物质的量=
| 2g |
| 2g/mol |
故混合气体平均摩尔质量=
| 100g |
| (1+1+0.5+1+1)mol |
故答案为：11.1；
（3）设反应的氧气为x，水为y
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g） ①
x x x 3x
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g） ②
2y y 2y 4y
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g） ③
10 10 10 10
|
x=10
y=7.5
| V(O2) |
| V(N2) |
| 7.5+4.5 |
| 20 |
CH4、H2O（g）和富氧空气的体积比=（x+2y）：（10+x）：（y+4.5+20）=25：20：32；
故答案为：3：5；25：20：32；
（4）取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，过氧化钠物质的量=
| 9.36g |
| 78g/mol |
剩余固体为Na2CO3，NaOH，Na2O2 ，说明反应过程中无水剩余，a＜0.06mol n=2：1
剩余固体为Na2CO3，NaOH，若无水剩余，a=0.06mol n=2：1；若有水剩余0.06＜a＜0.3，n=
| a+0.06 |
| 2a-0.06 |
剩余固体为Na2CO3 ，隐含条件剩余水，依据元素守恒计算
Na元素守恒n（Na2CO3）=n（Na2O2）=0.12mol
C元素守恒n（CH4）=0.12mol
H元素守恒（H2O）=0.24mol
O元素守恒 n（O2）=0.18mol
a=0.3mol，n=
| 2 |
| 3 |
故答案为：
| a取值 | n=VCH4/VO2 | 剩余固体 |
| a＜0.06mol | 2：1 | Na2CO3，NaOH，Na2O2 |
| a=0.06mol | 2：1 | Na2CO3，NaOH |
| 0.06mol＜a＜0.3mol | 1：1.5＜n＜2：1 | Na2CO3，NaOH |
| a=0.3mol | 1：1.5 | Na2CO3 |
点评：本题考查了化学方程式计算分析，注意元素守恒的计算应用和化学方程式定量关系的理解分析，掌握基础是关键，题目难度较大．
练习册系列答案
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自然界中存在一种尖晶石，化学式为MgAl2O4，它透明色美，可作宝石．已知该尖晶石中混有Fe2O3．5.68g该样品恰好能完全溶解在100mL一定浓度的盐酸中，则该盐酸的浓度可能是（ ）
| A、4.6mol/L |
| B、3.2mol/L |
| C、2.5mol/L |
| D、1.2mol/L |
把95g含有某一种氯化物杂质的氯化镁粉末溶于水后，与足量AgNO3溶液反应，生成300g AgCl沉淀，则该氯化镁中的杂质可能是（ ）
| A、NaCl |
| B、A1C13 |
| C、KCl |
| D、CaCl2 |
用NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法错误的是（ ）
| A、1 molCH5+所含的电子数为10NA |
| B、1 molC20H42中含有61 NA个共价键 |
| C、25℃时1 mL纯水中含有10-10NA个OH-离子 |
| D、22.4 L的NH3中含有4 NA个原子 |
在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：
下列说法错误的是（ ）
| 物质 | X | Y | Z |
| 初始浓度/mol/L | 0.1 | 0.2 | 0 |
| 平衡浓度/mol/L | 0.05 | 0.05 | 0.1 |
| A、反应达到平衡时，X的转化率为50% |
| B、反应可表示为X+3Y?2Z，其平衡常数为1 6 |
| C、增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 |
| D、改变温度可以改变此反应的平衡常数 |
NA表示阿伏伽德罗常数的值，下列叙述正确的是（ ）
| A、在1 L 0.2mol?L-1的Na2CO3溶液中含有CO32-的数目为0.2NA |
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工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4（g）+2N2（g）+6H2（g）
Si3N4（s）+12HCl（g）△H=akJ/mol．一定条件下，在密闭恒容的容器中发生上述反应．下列说法正确的是（ ）
| 高温 |
| A、v逆（N2）=3v正（H2）能表示上述反应达到化学平衡状态 |
| B、其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动 |
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| D、其他条件不变，温度升高，平衡常数K减小，则小于0 |
