Question

16．將224mL標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷和氧氣的混合氣體點(diǎn)燃，完全燃燒后，將生成的氣體通入100mL0.02mol/L的石灰水中，得到0.1g白色沉淀．求原混合氣體中甲烷和氧氣的體積比1：9或3：7．（只要求寫出結(jié)果）

Answer 1

分析 甲烷燃燒生成二氧化碳和水，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣白色沉淀，碳酸鈣和二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸氫鈣，分情況討論，當(dāng)二氧化碳不足量時(shí)，結(jié)合碳原子守恒根據(jù)碳酸鈣的量計(jì)算甲烷的量，從而得出甲烷和氧氣的體積比；當(dāng)二氧化碳過量時(shí)，根據(jù)鈣元素守恒計(jì)算二氧化碳的量，再結(jié)合碳原子守恒計(jì)算甲烷的量，從而得出甲烷和氧氣的體積比．

解答 解：混合氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，
反應(yīng)的化學(xué)方程式：CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O、CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、CaCO₃+CO₂+H₂O═Ca（HCO₃）₂，
根據(jù)方程式知，白色沉淀是碳酸鈣，碳酸鈣的物質(zhì)的量為：$\frac{0.1g}{100g/mol}$=0.001mol，
氫氧化鈣的物質(zhì)的量為：0.02mol/L×0.1L=0.002mol，
當(dāng)生成的CO₂剛好為0.001mol時(shí)，根據(jù)碳原子守恒知，n（CaCO₃）=n（CH₄）=0.001mol，則氧氣的物質(zhì)的量是0.009mol，則甲烷與氧氣的體積比為1：9；
當(dāng)生成的CO₂過量時(shí)，n（CaCO₃）=0.001mol，根據(jù)鈣原子守恒知，n（Ca（HCO₃）₂）=0.001mol，
根據(jù)碳原子守恒得，n（CH₄）=n（CO₂）=0.001mol+0.002mol=0.003mol，則氧氣的物質(zhì)的量為0.007mol，所以甲烷與氧氣的體積比為3：7，
故答案為：1：9或3：7．

點(diǎn)評 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，正確判斷反應(yīng)物過量情況對生成物的影響為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計(jì)算中的應(yīng)用，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．