Question

(1)已知某混合氣體的成分按體積分數計算是：80.0%CH₄、15.0%C₂H₄和5.00%C₂H₆．請計算0.5mol該混合氣體的質量和標準狀況下的密度(g·L^－1)．

(2)CH₄在一定條件下催化氧化可以生成C₂H₄和C₂H₆(水和其他產物忽略不計)．取一定量CH₄經催化氧化后得到一種混合氣體，它在標準狀況下的密度為0.780g·L^－1．已知反應中CH₄消耗了20%，計算混合氣中C₂H₄的體積分數．

Answer 1

答案：
解析：

【解答】(1)0.826g·L－1;(2)4.44% 　　【巧解導析】(1)由n＝可知，混合氣中體積分數應等于物質的量的百分組成，故0.5mol混合氣中含CH4：0.500×80.0%＝0.400mol，C2H4：15.0%×0.500mol＝0.0750mol，C2H6：5.00%×0.500mol＝0.0250mol．所以m混＝0.400mol×16g·mol－1＋0.075mol×28g·mol－1＋0.0250mol×30g·mol－1＝9.25g， 　　得ρ混＝＝＝0.826g·L－1； 　　(2)由質量守恒定律，C原子守恒，有下列關系式： 　　2CH4～C2H4　　2CH4～C2H6 　　設反應前有CH4 1mol，其中有x mol 轉化成C2H4，即生成mol C2H4和mol C2H6 　　所以反應后剩余氣體總的物質的量為0.800mol＋＋＝0.900mol， 　　由密度公式有＝0.780g·L－1， 　　解得x＝0.0800mol． 　　故C2H4的體積分數為×100%＝4.44%．

提示：

解題關鍵明確題目所求與已知，運用概念一步步分析推理尋找解題的思路與途徑．本題還可利用平均分子量十字交叉法求解．本題關系轉換較多，若不細心，極易出錯．