Question

甲烷与氧气按一定比例混合后点燃，生成物总质量18.4 g，通过浓H₂SO₄后，质量减少9.0 g，则原混合气体中甲烷和氧气的体积比是______________，燃烧反应的化学方程式为______________________________________________________________________________。

Answer 1

5︰95CH₄+ 9O₂3CO₂+ 2CO+10H₂O

解析:

根据产物可知，能被浓H₂SO₄吸收的只能是H₂O，则m（H₂O）= 9.0 g，其他产物为18.4 g－9.0 g＝9.4 g。若9.4 g全部为CO₂，则甲烷完全燃烧产物只有CO₂和H₂O，且n（CO₂）︰n（H₂O）＝1︰2；从产物质量来看：

甲烷燃烧不完全，产物有CO、CO₂和水。

n（H₂O）＝9.0 g/18 g·mol^-1＝0.50 mol

根据H原子守恒得：n（CH₄）＝ 0.25 mol

设CO的物质的量为x，则CO₂的物质的量为（0.25 mol-x），由题意：

28 g·mol^-1x+44 g·mol^-1×（0.25 mol -x）=9.4 g

解得：x=0.10 mol，则n（CO₂）＝0.15 mol

燃烧产物中O原子来源于O₂，则n（O）= 0.10 mol+0.15 mol×2+0.50 mol=0.90 mol，n(O₂)=0.45 mol

因此原混合气体中V（CH₄）︰V（O₂）=n（CH₄）︰n（O₂）=0.25 mol︰0.45 mol=5︰9。

故总反应化学方程式为：5CH₄+ 9O₂3CO₂+ 2CO+10H₂O