Question

沼气（主要成分是甲烷）是一种廉价的能源，把农村中大量存在的农作物秸秆、杂草、人畜粪便等在沼气池中发酵，便可产生沼气，沼气完全燃烧可以用来点灯、做饭。

（1）在101kPa时，32gCH₄燃烧生成CO₂和气态H₂O，放出1604kJ的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式为__________________________________________________________。

（2）120℃，取CH₄和过量O₂的混合气体共0.4mol，点燃使其充分反应，将燃烧后的气体通过足量的碱石灰（NaOH和CaO的固体混合物）充分吸收，碱石灰增重8g。计算：原混合气体中CH₄和O₂的体积比是多少？

Answer

（1）CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）    ΔH＝－802kJ·mol－1

（2）1：3 

【解析】（1）32gCH4是2mol，因此1mol甲烷燃烧放出的热量是802kJ，所以甲烷燃烧的热化学方程式为CH4（g）＋2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（g）   ΔH＝－802kJ·mol－1。

（2）设CO2的物质的量是x。碱石灰吸收的是水和CO2，即水和CO2的质量之和是8g。根据甲烷的化学式CH4可知，水的物质的量是CO2的2倍，所以有44x＋18×2x=8，解得 x＝0.1mol，所以根据碳原子守恒可知甲烷是0.1mol，氧气是0.3mol，体积之比是1：3 。