Question

18．密閉容器中盛有CH₄、N₂和O₂的混合氣，點(diǎn)火使其充分反應(yīng)，CH₄全部轉(zhuǎn)化為CO、CO₂和H₂O，待容器恢復(fù)至室溫，測得容器內(nèi)的混合氣中碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，則反應(yīng)前混合氣中N₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可能為（　�。�

• A． 28%
• B． 42%
• C． 54%
• D． 64%

Answer 1

分析 設(shè)反應(yīng)后該混合氣體的質(zhì)量為100g．則混合氣體中含碳元素12g，假設(shè)甲烷燃燒完全生成二氧化碳和水，求出此時氮?dú)獾馁|(zhì)量，假設(shè)甲烷燃燒完全生成一氧化碳和水，求出此時氮?dú)獾馁|(zhì)量，氮?dú)獾馁|(zhì)量應(yīng)在共同區(qū)間內(nèi)．

解答 解：
設(shè)反應(yīng)后該混合氣體的質(zhì)量為100g．則混合氣體中含碳元素12g，則原來甲烷的質(zhì)量就為12g÷$\frac{12}{16}$=16g，甲烷中氫元素的質(zhì)量為16g-12g=4g，所以生成水的質(zhì)量為4g÷$\frac{2}{18}$=36g；所以反應(yīng)前混合氣的質(zhì)量為100g+36g=136g．
第一種情況：假設(shè)甲烷燃燒完全生成二氧化碳和水：
則二氧化碳的質(zhì)量為12g÷$\frac{12}{44}$=44g，此時假設(shè)氧氣完全反應(yīng)，剩余的都是氮?dú)�，則氮?dú)獾馁|(zhì)量為100g-44g=56g，這樣氮?dú)獾脑诜磻?yīng)前的混合物中最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{56g}{136g}$×100%=41.2%．而如果剩余氣體中只有氧氣，則氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，所以氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0～41.2%之間．
第二種情況：假設(shè)甲烷燃燒完全生成一氧化碳和水：
則一氧化碳的質(zhì)量為12g÷$\frac{12}{28}$=28g，此時假設(shè)氧氣完全反應(yīng)，剩余的都是氮?dú)�，則氮?dú)獾馁|(zhì)量為100g-28g=72g這樣氮?dú)獾脑诜磻?yīng)前的混合物中最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{72g}{136g}$×100%=52.9%．而如果剩余氣體中只有氧氣，則氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0，所以氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)介于0～52.9%．
由于CH₄全部轉(zhuǎn)化為CO、CO₂和H₂O，也就是同時又二氧化碳和一氧化碳，則反應(yīng)前的氮?dú)獾馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)該是在0～41.2%之間．
故選A．

點(diǎn)評 本題是一道考查混合物質(zhì)中根據(jù)某元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來求的另外幾種物質(zhì)或者元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，方法有多種，但可以用排除法做類似的題目；難度較大，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和逆向思維能力．