Question

2．由一種氣態(tài)烷烴和一種氣態(tài)單烯烴組成的混合氣體，它對(duì)H₂的相對(duì)密度是13.2，將1L的混合氣體和4LO₂在容積固定的密閉容器中完全燃燒并保持原來的溫度（120℃），測得密閉容器內(nèi)壓強(qiáng)比反應(yīng)前增加了4%，試確定混合氣體的成分及體積比．

Answer 1

分析 混合氣體對(duì)H₂的相對(duì)密度是13.2，即混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量為26.4，一定有甲烷，反應(yīng)前充入氣體為5，反應(yīng)增加4%，為5.2，氣體物質(zhì)的量增加0.2mol，根據(jù)烴的燃燒反應(yīng)方程式以及氣體體積（物質(zhì)的量）差量法計(jì)算即可．

解答 解：混合氣體平均摩爾質(zhì)量為13.2×M（H₂）=26.4g/mol，兩種氣態(tài)物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量一個(gè)大于26.4，一個(gè)小于26.4，所以一定有甲烷．對(duì)于甲烷而言，燃燒后（高于水的沸點(diǎn)）氣體體積不變，充分燃燒說明產(chǎn)物只有二氧化碳和水，反應(yīng)前充入氣體為5，反應(yīng)增加4%，為5.2，氣體物質(zhì)的量增加0.2mol，設(shè)烯烴中碳原子數(shù)為n、在1mol混合氣（混合氣體1體積）中物質(zhì)的量為xmol，甲烷為（1-x）mol，
    C_nH_2n+1.5nO₂=nCO₂+nH₂O△n
    1      1.5n    n     n    （2n-1-1.5n）=0.5n-1
   x                              0.2
x=$\frac{0.2}{0.5n-1}$，所以 n（甲烷）=1-x=$\frac{5n-12}{5n-10}$，又1mol混合氣質(zhì)量為24g，所以16×$\frac{5n-12}{5n-10}$+$\frac{0.2}{0.5n-1}$×14n=24，解得n=4，烯烴為丁烯，丁烯物質(zhì)的量x=$\frac{0.2}{0.5n-1}$=0.2mol，所以百分含量$\frac{0.2}{1}$×100%=20%，甲烷80%．體積之比是1：4，
答：混合氣體的成分是甲烷和丁烯，其體積之比是：1：4．

點(diǎn)評(píng) 本題是有機(jī)混合物成分以及含量的推斷計(jì)算題，注意平均相對(duì)分子質(zhì)量個(gè)應(yīng)用以及氣體體積（物質(zhì)的量）差量法在計(jì)算中的應(yīng)用，難度中等．