Question

甲烷與氧氣按一定比例混合后點燃，生成物總質量18.4 g，通過濃H₂SO₄后，質量減少9.0 g，則原混合氣體中甲烷和氧氣的體積比是______________，燃燒反應的化學方程式為_____________________________________________。

Answer 1

5︰95  CH₄+ 9O₂3CO₂+ 2CO+10H₂O

解析：根據產物可知，能被濃H₂SO₄吸收的只能是H₂O，則m(H₂O)= 9.0 g，其他產物為18.4 g－9.0 g＝9.4 g。若9.4 g全部為CO₂，則甲烷完全燃燒產物只有CO₂和H₂O，且n(CO₂)︰n(H₂O)＝1︰2；從產物質量來看：

甲烷燃燒不完全，產物有CO、CO₂和水。

n(H₂O)＝9.0 g/18 g·mol^-1＝0.50 mol

根據H原子守恒得：n(CH₄)＝ 0.25 mol

設CO的物質的量為x，則CO₂的物質的量為(0.25 mol-x)，由題意：

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

解得：x=0.10 mol，則n(CO₂)＝0.15 mol

燃燒產物中O原子來源于O₂，則n(O)= 0.10 mol+0.15 mol×2+0.50 mol=0.90 mol，n(O₂)=0.45 mol

因此原混合氣體中V(CH₄)︰V(O₂)=n(CH₄)︰n(O₂)=0.25 mol︰0.45 mol=5︰9。

故總反應化學方程式為：5CH₄+ 9O₂3CO₂+ 2CO+10H₂O