巧解含烃的混合气体计算题

代数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，特殊适用于有关混合物中各组分含量的计算代数法解化学计算题,先依据题目所求设未知数，再依据化学原理或概念，找寻解题的突破口，把计算题中的已知量和未知量结合起来，找出有关数值间量的关系，建立代数方程式或方程组，再求解此法能使某些困难的问题简洁化、条理化、程序化，使分析问题的思路清楚，计算精确例在肯定条件下反应可以生成、水和其他反应产物忽1:CH4C2H4C2H6视不计取肯定量经反应后得到的混合气体，它在标准状况下的密度为CH4已知反应中消耗了计算混合气体中的体积分数

0.780g L”,CH420%,C H24解析设反应前为其中转化为即生成CG Imo/,x mo/C H,mo/24C2H4和02^~Xmol C2H6O反应后混合气体总的物质的量X=\mol x1-20%+—mol2八…

0.200-%,7+----------mol—

0.900mol2解析设反应前为其中转化为既生成;加/和CH4\mol,xmol C H,C2H4020°24/—*mol=

0.900m依据密度的概念列代数方程式16g-mor x

0.800/7W/+28g・x—mol+30g-mol~l x2^99__£1mo/

0.900m x

22.4L-mol=

0.780g-L-1解得x=

0.0800mol o

0.800mol——Z——x100%=

4.44%o

0.900mol的体积分数:c2H4二.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、混合物的组成以与进行溶解度、溶液浓度等方面的计算此法推广由甲状态f乙状态（可以是物理变更或化学变更）中，总可以找到某一物理量，其值在变更前后不发生变更利用物理量的不变性列出等式而解题称为广义守恒法在状态变更过程中，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键是奇妙地选择两状态中总值不发生变更的物理量，建立关系式，从而简化思路，使解题达到事半功倍的效果例2把SW/C2H4和

①混合于密闭容器中，在适当的条件下,反应达到平衡时生成加/若将所得平衡混合气体完全燃烧生成和，则须C2H6,CO2H2要多少摩尔？2解析若按化学平衡问题先求出平衡时混合气体各组分的物质的量以与它们分别燃烧各须要氧气多少摩尔，再求氧气总物质的量，则太繁琐与c2H4H2在整个加成反应过程中、原子个数都不变，因而平衡时混C H合气体燃烧的耗氧量等于反应前和燃烧的耗氧总量C2H4H2平衡时混合气体燃烧的耗氧量=3m+5mol三.差量法任一化学反应差量A+B=C+Da d a-dx y x—y存在比例关系-=-=—Ox yx-y化学方程式所反映的各物质的差量存在多种形式，主要是质量差、物质的量差、压强差等依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与差量，即与再与题目中给定的差量a,da-d组成比例式来求解x-y例某气态燃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3:A.CH B.C2H4C.C HD.C3H6434强相等且温度都保持在15CTC该燃不行能是（）解析设该气态煌分子式为CxHy丫丫C H+x+.x CO7+H OAnX V94222X yy y yy1x+—x—x+——l+x+—4224△n=0,即x+、=l+x+X,y=424即该烧的分子式中，含个原子，不行能是4H C3H6同样分析知

（1）1℃以上，H原子数小于4的气态烧，燃烧后压强减小；H原子数大于4的气态烧，燃烧后压强增大

（2）100℃以下，因生成的水为液态,则全部气态胫燃烧后气体分子数都减小（lx Ix）,压强都减小++平均值法I.此法是从求混合气体平均相对分子质量的公式推广而来M=M,a,%+M2a2%的它巧用了平均含义，即取且均大于零时，存在,只要WM2M=%M+n2M2求出平均值豆，就可推断出访而,的取值范围，Dj+n2该法省去困难的数学计算过程，从而快速解出答案应当指出上式中的不单指平均相对分子质量，亦可代表相对原子质量、M体积、质量、物质的量、摩尔质量与质量分数等所以应用范围很广泛，特殊适合于分析二元混合物的平均组成例4:一种气态烷烧和一种气态烯崎组成的混合物共10g,混合气体的密度是相同状况下氢气的倍，该混合气体通过滨水时，滨水的质量增加则该

12.

58.4g,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量M=2x125=25（）依据平均值法，确定该烷烧是甲烷2平均相对分子质量等于的燃有两种状况两气态炫的相对分子质量25都等于经分析没有这种气态烧；两气态煌中有一种煌的相对分子质25,量小于另一种烧的大于而相对分子质量小于的煌只有甲烷,所以两25,2525种烧中其中一种必定为CH4O依据平均相对分子质量求另一种烧设烯煌为3C Hn2no烯短m=

8.4g,m CH=10g—

8.4g=

1.6g4o10g yi-i———------------------------=25g・molL6g

8.4g16g-mol-1MC Hn2n解得即该烯煌是n=2,C2H4五.十字交叉法十字交叉法一般只适用于两种已知成分组成的混合体系，解题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、二组分混合物质量分数、化学反应中的物质的量、体积、电子转移数与反应热等方面的计算例和混合气体，其密度是同温同压下乙烷的;，求混合气体中5:CH,C2H4的质量分数CH,解析相同状态下气体密度之比等于相对分子质量之比—2M=—XMG”6=20由十字交叉法得:CH

1684、/220=-/\1C.H2844混合气体中的质量分数为cCH x100%=533%4o2x16+1x28六.方程式叠加法例将和放入密闭容器中，在条件6:xmo/C2,ymo/CH4z mo/Na2C2150下用电火花引发，恰好完全反应后，容器内压强为通过计算确立和之0,x,y z间的关系式解析依据反应后气体压强等于所以可将以下反应方程式0,2cH4+4C2f相加2co2+4H20,2co2+2Na2O2=2Na2c3+02,2H2O+2Na2C2=4NaOH+C2消去气体，得2CH+O+6Na O=8NaOH+2Na CO422223所以即x:y:z=1:2:66x=3y=z

七、待定系数法依据题意干脆写出方程式，并在反应物与生成物前待以系数化学计量数，最终找出系数间的关系例丁烷催化裂化时，碳链按两种方式断裂生成两种烷煌和烯烧，若丁烷7:裂化率为且裂化生成的两种烯煌的质量相等，求裂化后得到的相对分子质90%,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:C,HiofCH,+C3H64102624C HC HC H-+

②将

①、

②合并，系数待配a C H-bCH+b C H+c C H+c C2H441043626因为mC3HJ=m C2H4,所以bc=2:3O令则方程式为b=2,c=3,a=5,5C H2cH4+2C3H6+3C2H6+3C2H44102所占的体积分数为％CH4EXI°O%=2八.探讨法此法一般适合与他计算方法一起运用，这种解法的关键是进行全面的分析和推断例乙快和气态烯燃混合物与混合后点燃，充分反应后,气体的8:1L11LO2体积为求原混合气体中各成分与物质的量比（反应前后均为、12L,1L182℃

1.01X105Pa）0解析设该混合煌的平均分子式为CxHy丫十丫CH+x+02fx CO2H,O AVXV4222x y

1.yxyy1x424由得——AV=01=0,y=44分子中原子个数为而混合煌的平均组成中原子个数为所以，c2H2H2,H4,烯煌中原子个数必大于又因为是气态烯烧，碳原子个数必小于或等于所H4,4,以烯煌只能是或C3H6C4H8CH2222若是\/1C3H64=1/\1CH6236CH2422若是\/2C4H84=2/\1e H8248。