Question

室温下，某密闭容器中盛有甲烷与氧气的混合气体．已知混合气体中碳元素的质量分数为12.5%，将此混合气体点燃引爆后，冷却至原温度，求反应容器中的混合气体对氢气的相对密度．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：

分析：混合气体中碳元素的质量分数为12.5%，则甲烷的质量分数为：12.5%×

16

12

=16.7%，氧气的质量分数为：1-16.7%=83.3%，根据n=

m

M

计算出甲烷和氧气的物质的量之比，根据反应方程式计算出反应后气体组成，根据M=

m

n

计算出混合气体的平均摩尔质量，根据M=ρVm计算出反应容器中的混合气体对氢气的相对密度．

解答： 解：混合气体中碳元素的质量分数为12.5%，则甲烷的质量分数为：12.5%×

16

12

=16.7%，
氧气的质量分数为：1-16.7%=83.3%，则甲烷与氧气的物质的量之比为：

16.7%

16

：

83.3%

32

=2：5，
设混合气体中含有2mol甲烷、5mol氧气，根据反应CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O可知，2mol甲烷完全反应消耗4mol氧气，反应后气体组成为：2mol二氧化碳、1氧气，混合气体的平均摩尔质量为：

44g/mol×2+32g/mol×1mol

1mol+2mol

=40g/mol，
根据M=ρVm可知，相对密度与摩尔质量成正比，则反应容器中的混合气体对氢气的相对密度为40g/mol：2g/mol=20，
答：反应容器中的混合气体对氢气的相对密度为20．

点评：本题考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确平均摩尔质量、相对密度的概念及计算方法为解答关键，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．