Question

11．CO、CH₄均為常見的可燃性氣體．
（1）等體積的CO和CH₄在相同條件下分別完全燃燒，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比是1：4．
（2）已知在101KPa時，CO的燃燒熱為283kJ/mol．相同條件下，若2mol CH₄完全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量為1mol CO完全燃燒放出熱量的6.3倍，CH₄完全燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是CH₄（g）+2O₂ （g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-891.45kJ/mol．
（3）120℃、101KPa下，a mL由CO、CH₄組成的混合氣體在b mLO₂中完全燃燒后，恢復(fù)到原溫度和壓強(qiáng)．
①若混合氣體與O₂恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生b mLCO₂，則混合氣體中CH₄的體積分?jǐn)?shù)為33%（保留2位小數(shù)）．
②若燃燒后氣體體積縮小了$\frac{a}{4}$mL，則a與b關(guān)系的數(shù)學(xué)表示式是b≥$\frac{5}{4}$a．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)CO反應(yīng)后生成CO₂，碳的價態(tài)由+2升高到+4價，化合價升高2，即一個CO轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2，CH₄反應(yīng)后生成CO₂和水，碳的價態(tài)由-4升高到+4價，化合價升高8，即一個CH₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為8來分析計算；
（2）根據(jù)CO的燃燒熱計算，2molCH₄完全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量，再根據(jù)熱化學(xué)方程式的書寫原則進(jìn)行書寫；
（3）①根據(jù)CO、CH₄的體積之和、消耗的氧氣列方程計算二者體積，再計算出混合氣體中CH₄的體積分?jǐn)?shù)；
②燃燒發(fā)生反應(yīng)：2CO+O₂=2CO₂、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），燃燒后體積變化由CO燃燒導(dǎo)致，根據(jù)差量法計算CO的體積，進(jìn)而計算甲烷的體積，由于完全燃燒，故0.5V（CO）+2V（CH₄）≤b，據(jù)此解答．

解答 解：（1）一個CO轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2，一個CH₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為8，等體積的CO，CH₄轉(zhuǎn)移的電子數(shù)之比為1：4，故答案為：1：4；
（2）CO的燃燒熱為283kJ/mol．相同條件下，2molCH₄完全燃燒生成液態(tài)水，所放出的熱量為283kJ×6.3=1782.9kJ，故甲烷完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH₄（g）+2O₂ （g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-891.45kJ/mol，
故答案為：CH₄（g）+2O₂ （g）=CO₂（g）+2H₂O（1）△H=-891.45kJ/mol；
（3）①燃燒的方程式分別為：2CO+O₂=2CO₂、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），根據(jù)碳原子守恒可知，V（CO）+V（CH₄）=V（CO₂），故a=b，
則：V（CO）+V（CH₄）=a，0.5V（CO）+2V（CH₄）=a，解得：V（CO）=$\frac{2}{3}$amL，則：V（CH₄）=$\frac{a}{3}$mL，
所以混合氣體中甲烷的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{\frac{a}{3}ml}{amL}$×100%=33%，
故答案為：33%；
②燃燒發(fā)生反應(yīng)：2CO+O₂=2CO₂、CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O（g），燃燒后體積變化由CO燃燒導(dǎo)致，則：
2CO+O₂=2CO₂ 體積減少△V
   2                            1
V（CO）              $\frac{a}{4}$mL
故V（CO）=0.5amL，V（CH₄）=0.5amL，
由于完全燃燒，故0.5V（CO）+2V（CH₄）≤b，即0.5a×0.5+2×0.5a≤b，故b≥$\frac{5}{4}$a，
故答案為：b≥$\frac{5}{4}$a．

點(diǎn)評 本題考查了混合物反應(yīng)的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應(yīng)的實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計算中的應(yīng)用，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．