Question

在120℃，101kPa条件下，由H₂、CH₄、CO组成的混合气体a mL，通入一定量(设为x mL)氧气使其完全燃烧。

（1）若a mL混合气体完全燃烧消耗相同条件下氧气的体积也为a mL(即x=a)，则原混合气体中CH₄的体积分数是                。

（2）若完全燃烧后生成CO₂和H₂O(g)的总体积在相同条件下为2a mL，则原混合气体中CH₄的体积分数是                ，现要测定原混合气体中H₂的体积分数，还必须知道相同条件下其它数据可以是          (填选项字母)。

A．前面提供的数据已经足够      B．生成CO₂气体的总体积

C．生成H₂O(g)的总质量           D．2a mL混合气体的密度

（3）若原混合气体完全燃烧时，生成的气体中只有CO₂和H₂O(g)，求x的取值范围                     。

Answer

（1）33.3%；（2）50%；BC；（3）0.5a＜x＜2a。

【解析】

试题分析：（1）假设甲烷为y mL，则氢气、CO总体积为(a-y)mL，则：

CH4 + 2 O2=CO2+2H2O(g)

y mL 2y mL

由2 H2+O2=2H2O(g)、2CO+O2=2CO2，可知(a-y)mL氢气、CO混合气体消耗氧气为  0.5(a-y)mL

由题意可知，2ymL+0.5(a-y)mL=amL，

解得y=a，

即甲烷的体积分数为×100%=33.3%，

故答案为：33.3%；

（2）设H2、CH4、CO的体积分别为zmL、bmL、cmL，

则：z+b+c=a

根据原子守恒，则：b+c+z+2b=2a，

联立方程，解得b=0.5a

即甲烷的体积分数为×100%=50%，

要测定原混合气体中H2的体积分数，可以知道：生成CO2气体的总体积，生成H2O(g)的总质量，

故答案为：50%；BC；

（3）全部为氢气(或CO)消耗氧气最小，由2 H2+O2=2H2O(g)，可知消耗氧气为0.5amL，全部为甲烷消耗氧气最多，由CH4+2 O2=CO2+2H2O(g)，可知消耗氧气为2amL，故0.5a＜x＜2a，故答案为：0.5a＜x＜2a。

考点：考查了混合物计算、化学方程式有关计算的相关知识。