巧解含烃的混合气体计算题

1、巧解含炷的混合气体计算题一. 代数法代数法在化学计算中应用广泛，常用来解决物质的董、质量、体积等问题，特别适用于 有关混合物中各组分含莹的计算。代数法解化学计算题，先根据题目所求设未知数，再根据 化学原理或概念，寻找解题的究破口，把计算题中的已知量和未知董结合起来，找出有关数 值间董的关系，建立代数方程式或方程组，再求解。此法能使某些复杂的问题简单化、条理 化、程序化，使分析问题的思路清晰，计算准确。例1：C比在一定条件下反应可以生成SHs C2H6 （水和其他反应产物忽略不计）。取一 定量CH。经反应后得到的混合气体，它在标准状况下的密度为0780gU,已知反应中CH4 消耗了 20%,计算

2、混合气体中C2«的体积分数。解析：设反应前CH4为1mo/,其中x mo /转化为C2H4,即生成丄mo/ C2H4和2° mol C2H6o 反应后混合气体总的扬质=mol x （1 - 20% ） + mol2 2*（）-（）（）_moi=0.900/?6?/ 02x解析：设反应前CH（为1/770/,其中x mo / 转化为C2H4,既生成 mol C2H4和 20.200 - x,mol=0.900mol。2根据密度的概念列代数方程式：16g moll x O.SOOmol + 28g niol x mol + 30g nioF x_- mol2 20900&quo

3、t;"x224J2/t=0.780g L"1解得 x = 0.0800mol o0.800molCH的体积分数：2x 100% =4.44% o0.900mol二. 守恒法此法在化学计算中应用也很广泛，用此法可以求元素的相对原子质量、物质的相对分子质 量、分子式、混合物的组成以及进行溶解度、溶液浓度等方面的计算。此法推广：由甲状态T乙状态（可以是物理变化或化学变化）中，总可以找到某一物理量, 其值在变化前后不发生变化。利用物理董的不变性列出等式而解题称为广狡守恒法。在状态 改变过程中，其总值可以不变的物理量有：质量、化合价、物质的量、电荷、体积、浓度等。 利用守恒法解题的关

4、键是：巧妙地选择两状态中总值不发生改变的物理董，建立关系式，从而 简化思路，使解題达到爭半功倍的效果。例2：把mmol CH和nmol也混合于密闭容器中，在适当的条件下，反应达到平衡时生p mol C2H6,若将所得平衡混合气体完全燃烧生成C02和HO,则需要O2多少摩尔？解析：若按化学平衡问題先求出平衡时混合气体各组分的物质的量以及它们分别燃烧各 需要氧气多少摩尔，再求氧气总物质的量，则太繁琐。C2H4与H2在整个加成反应过程中C、H 原子个数都不变，因而平衡时混合气体燃烧的耗氧量等于反应前和脱燃烧的耗氧总莹。平衡吋混合气体燃烧的耗氧量=3m + -mol 02三. 差童法任一化学反应：A+

5、B=C+D差量ad adxy xy亠匚，一ada _d存在比例关系：一 =Ox y x _ y化学方程式所反映的各物质的差量存在多种形式，主要是：质董差、物质的量差、压强 差等。根据差量法解题公式知，其解题关键是审清题意，依据化学反应列出反应前后有关物 质的数量及差董，即a, d及a-d再与题目中给定的差量x-y组成比例式来求解。例3:某气态坯与氧气的混合气体在密闭容器中完全燃烧，燃烧前后容器内压强相等且温 厦都保持在150 Co该姪不可能是（）A. CHw 0 。 B C2H4P o C C 3H2D. C3H6解析:设该气态婭分子式为CxHVoCEy+ （x +丄）T X4CO. + 丄2

6、HQJAn1J x X工x +工一（1-卜x + 工）4224An=0,yy即 x + = l + x + -,y = 4 o24即该怪的分子式中，含4个H原子，不可能是GH6。同样分析知(1) 1 00C以上，H原子数小于4的气态怪，燃烧后压强减小；H原子数大 于4的气态怪，燃烧后压强增大。(2) 100 C以下，因生成的水为液态，则所有气态怪燃烧后 气体分子数都减小(1+ x + 丫 >x),压强都减小。4四平均值法此法是从求混合气体平均相对分子质量的公式KT=皿$|% +必尹2%推广而来的。它巧用了平均含狡，即MM、且均大于零时，存在“丄i郢卜，只要求出平均值M, +n2就可判斷出

7、M, m2的取值范围，该法省去复杂的数学计算过程，从而迅速解出答案。应当指出上式中的M不单指平均相对分子质量，亦可代表相对原子质量、体积、质董、 物质的量、摩尔质量及质量分数等。所以应用范囤很广泛，特别适合于分析二元混合物的平 均纽成。例4: 一种气态烷怪和一种气态烯炷组成的混合扬共10g,混合气体的密度是相同状况 下氢气的1 2.5倍，该混合气体通过涣水时涣水的质量增加8. 4g,則该混合气体是由什么 组成的？解析：(1)混合气体的平均相对分子质#M = 2xl25 = 25o(2) 根据平均值法.确定该烷怪是甲烷。平均相对分子质量等于2 5的姪有两种情况：两气态怪的相对分子质量都等于25,

8、经分析 没有这种气态坯；两气态婭中有一种坯的相对分子质量小于25,另一种怪的大于25 o而相 对分子质量小于25的经只有甲烷，所以两种怪中其中一种必定为CH4o(3) 根据平均相对分子质量求另一种坯。设烯炷为CnH2nomws=8.4g, m (CH4) =10g84g=l6g。=25g molOg1.6g8.4g16gmo* M CH%)解得n = 2,即该烯怪是C2H4o五. 十字交叉法十字交义法一般只适用于两种已知成分组成的混合体系，解題关键往往在于求平均值。其广泛应用于有关同位素.相对原子质量、溶质质量、二组分混合物质董分数.化学反应中的 物质的量、体积、电子转移数及反应热等方面的计算

9、。2例5: CHa和C2H4合气体，其密度是同温同压下乙烷的一，求混合气体中CH“的质量分3数。解析：相同状态下气体密度之比等于相对分子质董之比：M = -xM(C2/76) = 20a由十字交叉法得:混合气体中C3质董分数为丙寸莎X 100% =53.3% och416 8、/220 =-/ 1C2H4284六. 方程式叠加法例6:<x mo/02,ymo/ CH“和z mo/ Na202放入密闭容器中，在150°C条件下用电火 花引发，恰好完全反应后，容器内压强为0,通过计算确立x,y和z之间的关系式。解析：根扌居反应后气体压强等于6所以可将以下反应方程式2C H4+4O2

10、T2CO2+4H2O,2C02+2N a2O2=2Na2CO3+02, 2H20 + 2N a202=4Na0H+02相加消去气体，得：2 C«+0z+6Na2O2二 8NaOH+2N a2C03所以 x: y : z = 1: 2 : 6,即 6x = 3y = z七、待定系数法根据题意直接写出方程式，并在反应物及生成物祈待以系数(化学计量数)，最后找出系数 间的关系。例7： 丁烷催化裂化时，碳链按两种方式斷裂生成两种烷坯和烯怪，若丁烷裂化率为90%, 且裂化生成的两种烯婭的质量相等，求裂化E得到的相对分子质量最小的气体在混合气体中 所占的体积分数。解析：丁烷催化裂化，有如下方程式

11、：CJUTCHd+SHa C 4HlO->C2H6+C2H40将、合并，系数待配：a CMoT b CH4+ b C3H6+c CHg+c C2H4。因为 m (C3H6)=m(C2H4),所以 b: c =2:3。令 b=2,则 c=3, a=5,方程式为：5CMoT2CHd+2C3H6 + 3C2 賊+352CH4所占的体积分数为xlOO% = 20% o2 + 2 + 3八. 讨论法此法一般适合与他计算方法一起使用，这种解法的关键是进行全面的分析和推断。例8：1L乙块和气态烯炷混合物与11L02混合后点燃.充分反应后.气体的体积为12L,求原1 L混合气体中各成分及物质的量比(反应前后均为182°C、1OlXIO'