（2012•奉贤区一模）天然气在生活、生产中应用越来越广泛，如成为居民日常燃料，成为工业合成氨原料等．由天然气制取合成氨

（2012•奉贤区一模）天然气在生活、生产中应用越来越广泛，如成为居民日常燃料，成为工业合成氨原料等．由天然气制取合成氨原料其主要反应为：
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）①
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）②
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g）③
（1）1m3（标准状况）CH4按②式完全反应，产生H2______mol．（保留一位小数）
（2）一定量的CH4、空气、水蒸气反应后得到某混合气体，各成分的质量分数分别是为O2 32%，N2 28%，CO2 22%，CH4 16%，H2 2%，此混合气体对氢气的相对密度是______（保留一位小数）
（3）CH4和H2O（g）及富氧空气（O2含量较高，不同富氧空气氧气含量不同）混合反应后，得到的气体组成如下表：
气体COH2N2O2CO2
体积（L）1570204.510
列式计算该富氧空气中O2和N2的体积比
V(O2)
V(N2)
=______．反应中的CH4、H2O（g）和富氧空气的体积比=______．
（4）某课外活动小组探究CH4和纯氧的反应，取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，恢复至常温时，容器内压强几乎为零．剩余固体成分与a的取值及CH4与O2的体积比值n之间有很多种情况，试帮助该小组同学填写如下几种情况．
a取值n=
VCH4
VO2
剩余固体
____________Na2CO3，NaOH，Na2O2
____________Na2CO3，NaOH
____________Na2CO3，NaOH
____________Na2CO3
小蓓jojo 1年前 已收到1个回答 举报
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tinadongdong 幼苗

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解题思路：（1）根据n=[VVm计算甲烷的物质的量，再方程式计算生成氢气的物质的量；
（2）令混合气体质量为100g，计算各气体质量，根据n=
m/M]计算各自物质的量，再根据
.
M
=[m/n]计算平均摩尔质量，相同条件下密度之比等于摩尔质量之比；
（3）分析图表数据，根据反应的方程式结合表中数据列方程式计算；
（4）CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳和水与过氧化钠反应生成碳酸钠、氢氧化钠和氧气，恢复至常温时，容器内压强几乎为零，说明气体全部反应，2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g），CH4+2O2=CO2+2H2O，2Na2O2+2CO2=2Na2CO3，+O2，2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2，结合反应过程中过氧化钠和二氧化碳全部反应、和二氧化碳全部反应，和水部分反应，和二氧化碳、水全部反应，结合剩余固体成分和反应过程，利用化学方程式定量关系分析计算．

（1）1m3（标准状况）CH4的物质的量为[1000L/22.4L/mol]=44.64mol，
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）
2mol 4mol
44.64mol n
n=44.64×2mol=89.28mol≈89.3；
故答案为：89.3；
（2）假设混合气体质量为100g，
则氧气质量=100g×0.32=32g，其物质的量=[32g/32g/mol]=1mol，
则氮气质量=100g×0.28=28g，其物质的量=[28g/28g/mol]=1mol，
则二氧化碳质量=100g×0.22=22g，其物质的量=[22g/44g/mol]=0.5mol，
则甲烷质量=100g×0.16=16g，其物质的量=[16g/16g/mol]=1mol，
则氢气质量=100g×0.02=2g，其物质的量=[2g/2g/mol]=1mol，
故混合气体平均摩尔质量=[100g
(1+1+0.5+1+1)mol×100%=22.22g/mol，故混合气体对H2的相对密度为22.22g/mol÷2g/mol=11.1，
故答案为：11.1；
（3）设反应的氧气为x，水为y
CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）①
x x x 3x
2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g）②
2y y 2y 4y
CO（g）+H2O（g）→CO2（g）+H2（g）③
10 10 10 10


x+2y−10＝15
3x+4y+10＝70
x=10
y=7.5

V(O2)
V(N2)=
7.5+4.5/20]=3：5；
CH4、H2O（g）和富氧空气的体积比=（x+2y）：（10+x）：（y+4.5+20）=25：20：32；
故答案为：3：5；25：20：32；
（4）取CH4和纯氧组成的混合气体a mol通入装有9.36g Na2O2固体的密闭容器中，过氧化钠物质的量=[9.36g/78g/mol]=0.12mol，用电火花不断引燃，使之高温下充分反应，恢复至常温时，容器内压强几乎为零，说明无气体剩余；2CH4（g）+O2（g）→2CO（g）+4H2（g），Na2O2+CO=Na2CO3，H2+Na2O2=2NaOH
剩余固体为Na2CO3，NaOH，Na2O2 ，说明反应过程中无水剩余，a＜0.06mol n=2：1
剩余固体为Na2CO3，NaOH，若无水剩余，a=0.06mol n=2：1；若有水剩余0.06＜a＜0.3，n=[a+0.06/2a−0.06]，1：1.5＜n＜2：1；
剩余固体为Na2CO3 ，隐含条件剩余水，依据元素守恒计算
Na元素守恒n（Na2CO3）=n（Na2O2）=0.12mol
C

点评：
本题考点： 化学平衡的计算；化学方程式的有关计算．

考点点评： 本题考查了化学方程式计算分析，注意元素守恒的计算应用和化学方程式定量关系的理解分析，掌握基础是关键，题目难度较大．

1年前

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