北大附中奥化教程解含烃混合气体计算的常用八法

一、代数法

学科：奥化教学内容：解含烃混合气体计算的常用八法代数法在化学计算中应用广泛，常用来解决物质的量、质量、体积等问题，特别适用于程序化，使分析的问题思路清楚，计算准确。例l CH在肯定条件下反响可以生成CH、CH〔水和其它反响产物无视不计。取一4 2 4 2 6gL定量CH经反响后得到的混合气体，它在标准状况下的密度为0.780 / 反响中CHgL4 420％，计算混合气体中CH的体积分数。2 42解析：设反响前CH41molxmol转化为CH42

x即生成2

molCH和2 40.200x x20.200x

molCH2

。反响后混合气体的总物质的量＝1mol×〔1－20％〕十mol＋6 22 mol＝0.900mol。依据密度的概念列代数方程式：16g/mol0.800mol28g/molxmol30g/mol0.200xmol2 20.900mol22.4L/mol0.780g/LCH的体积分数2 40.0800mol 2 0.900mol100%二、守恒法算中应用也很广泛，用此法可以求元素的相对原子质量、相对分子质量、分子式、混合物组成以及进展溶解度、溶液浓度等计算。2〔可以是物理变化或化学变化变过程中，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。思路，能使解题到达事半功倍的效果。22例2 把mmolCH42

nmolH

pmolCH，假设将所得平衡混合气体完全燃烧生成CO和HO，需要氧气为多少摩尔?2 6 2 2解析：假设按化学平衡问题先求出平衡时混合气体各组分各多少摩尔，分别燃烧各需氧2 4 2 4 气多少摩尔，再求氧气总物质的量，太烦锁。CHHC、H原子个数都不变，因而平衡时混合气体耗氧量等于反响前CH和H2 4 2 4 3mn平衡时混合体燃烧耗氧量＝ 2 mol。三、差量法任一化学反响：A 十B ＝C ＋D 差量ada—dxyx—y存在如下比例关系：adad。x y xy质的数量及差量，即a，d及〔a—d〕再与题目中给定的差量〔xy〕组成比例式，求解得答案。3150℃。该烃不行能是〔。〔A〕CH 〔B〕CH4 2 4〔C〕CH 〔D〕CH3 4 3 6解析：设该气态烃分子式为CHx y则CHx y

x

yO4

xCO 2

yHO △n2 2xy

xy

1xy1 4

2 2 4xy

yy4。2 4即含4个H10℃以上燃烧前后气体分子数不变，压强不变。选D。同样分析知〔1〕100℃以上，H4的气态烃，燃烧后压强减小：H原子数大于4的气态烃燃烧后，压强增大〔2〕100℃以下，因生成水为液态，则全部气态烃燃烧后y气体分子数都减小1＋＋4﹥，压强都减小。四、中间数值法利用各种物理量的平均值来解化学计算题的方法，称为平均值法。此法是从求混合气体平均分子量的公式M＝Ma%＋Ma%推广而来。它巧用了平均11 22nM nM含义，即M≠M且均大于零时，存在M1 1 2 2,只要求出平均值M，就可推断1 2 nn1 2M M， 的取值范围，该法省去简单的数学计算过程，从而快速解出答案。M M1 2应当指出上式中M不单指式量，亦可代表相对原子质量、体积、质量、物质的量、摩尔质量及质量分数等。所以应用范围很广，特别适合于分析二元混合物的平均组成。4一种气态烷烃和一种气态烯烃组成的混合物共10克，混合气体的密度是一样状12.58.4克，则该混合气体是由什么组成的?〔〕混合气体平均分子量M21525。依据中间数值法，确定烷烃是甲烷。2525，经分析没有这种气态2525其中一种必定为CH4。依据平均分子量求另一种烃设烯烃为CH 。n 2nm〔烯烃〕＝8.4g，m〔CH〕＝10—8.4＝1.6g。410 251.6

8.4 16

CHn 2nn＝2即烯烃是乙烯。五、十字穿插法对于具有一样性质〔指某些方面〕的两种体系，假设用MM，1M有关的平均值，n、nM，M对应的分数。2 1 2 1 2则有：nM＝nM＝〔n＋n〕M1 1 2 2 1 2n MMn12

2M M1M为中心可把〔1〕中五个相关量组合成〔斜〕十字穿插计算图。由图知，五个量中知其四，就可求出第五个量；或者知道M，MM就可求两体系1 2的比例，这种运算方法称十字穿插法，十字穿插法简便，灵敏。MMM1

2比值的含义：当以肯定质量的混合体系为基准，所得比值为质M量比，当以肯定物质的量或体积的混合体系为基准，所得比值为物质的量比。无加和性，对于体积、物质的量浓度不适用。十字穿插法广泛应用于有关同位素、相对原子量、溶质质量、二组分混合物式量分数、化学反响中的物质的量、体积、电子转移数及反响热等方面计算。2例5 有CH4和C2H4混合气体，其密度是同温同压下乙烷的3，求混合气体中CH4的质量分数。解析：一样状态下气体密度比等于分子量之比2M3M

CH2

20由十字穿插法得：4混合气体中CH4

的质量分数为

216 100%53.3%。216128六、方程式叠加法的方法。2例6 2

4，ymolCH4

22

150℃条件下用电火花引发，恰好完全反响后，容器内压强为0x，yz之间的关系式。40，所以可将以下反响方程式相加，消退气体2CH＋4十4O2CO 4HO十2 2 2＋ ＝ ＋2CO 2NaO 2NaCO O＋ ＝ ＋2 2 2 2 3 2＋ ＝ ＋2CO 2NaO 8NaOH 2O＋ ＝ ＋2 2 2 2＋＋ ＝ ＋2CH O 6NaO 8NaOH 2Na＋＋ ＝ ＋4 2 2 2 2 3x：y：z＝1：2：66x＝3y＝z。七、待定系数法依据题意直接写出方程式，并在反响物及生成物前待以系数，最终找出系数间关系。例7 丁烷催化裂化时，碳链按两种方式断裂生成两种烷烃和烯烃，假设丁烯裂化率为90占体积分数。解析：丁烷催化裂化，有如下方程式CH →CH＋CH 〔1〕4 10 4 3 6CH CH＋CH 〔2〕4 10 2 6 2 4将〔1〔〕合并，系数待配aCH →bCH＋bCH＋cCH＋cCH4 10 4 3 6 2 6 2 4由CH〕mCH，所以b＝3，3 6 2 4b＝2c＝3，a＝5。5CH 2CH＋2CH＋3CH＋3CH4 10 4 3 6 2 6 2 4CH所占体积分数为4

2 100%＝20％。2233八、争论法学概念、化学定律、原理进展分析，逐一将有冲突的结论淘汰，最终得到正确结论，所以这种解法的关键是进展全面的分析和推断。例8 1L乙炔和气态烯烃混合物与11LO2

12L，求原1L混合气体中各成分及物质的量比〔反响前后均为181.01Pa。解析：设混合烃的平均分子式为CHx yy yCH＋〔x＋x y 4

〕O→xCO十2 2

HO △V21 xy

x y y14 2 4y∵△V＝0，∴4－1＝0，y＝4C2H2分子中H2，而混合烃平均组成中H4。所以烯烃中H原子个数必大于4，又由于是气态烯烃，碳原子个数必小于4，所以烯烃只能是C3H6C4H8。〔2023年全国高考题第