Question

105℃、101kPa条件下，1L由一种气态烷烃与一种气态单官能团脂肪烃组成的混合气体，与9L氧气混合点燃使其充分反应。烃没有剩余，恢复到原温度和压强，测得气体总体积为10L，将反应后的混合气体通过碱石灰，剩余气体的体积为6.5L。通过计算，分析混合烃可能的组成和体积比？

Answer

甲烷与乙烯1：1混合，或者甲烷与丙炔3:1混合

【解析】

在相同条件下反应前后的气体体积均为15 L，设混合烃的平均分子组成为CxHy。

CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(g)

依题意得1+(x+)=x+

解得y=4

即混合烃的平均组成为CxH4，

又气态烃已经反应完全，反应后的混合气体为二氧化碳、水蒸气和氧气，碱石灰可吸收二氧化碳与水蒸气，则通过碱石灰后，剩余气体的体积为6.5 L，说明剩余氧气体积为6.5 L，即参加反应的氧气的体积为9 L-6.5 L= 2.5 L，同温同压下参加反应的化学计量数之比等于气体的体积之比，则1：（x+）= 1 L：2.5 L，解得x = 1.5，故混合气体平均组成为C1.5H4。再结合十字交叉法进行分析具体组成与体积比即可。

在相同条件下反应前后的气体体积均为15 L，设混合烃的平均分子组成为CxHy。

CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(g)

依题意得1+(x+)=x+

解得y=4

即混合烃的平均组成为CxH4。

又气态烃已经反应完全，反应后的混合气体为二氧化碳、水蒸气和氧气，碱石灰可吸收二氧化碳与水蒸气，则通过碱石灰后，剩余气体的体积为6.5 L，说明剩余氧气体积为6.5 L，即参加反应的氧气的体积为9 L-6.5 L= 2.5 L，同温同压下参加反应的化学计量数之比等于气体的体积之比，则1：（x+）= 1 L：2.5 L，解得x = 1.5，故混合气体平均组成为C1.5H4。则混合物中必含甲烷，其分子中含C原子数为1，小于1.5，则另一个分子中含C原子数必大于1.5，又含氢原子数为4，则混合烃的组成有两种可能：CH4和C2H4或CH4和C3H4。

用十字交叉法计算混合烃中各种烃的体积比：

①若混合烃由CH4和C2H4组成：则

，即V（CH4）：V（C2H4） = 0.5：0.5 = 1：1；

②若混合烃由CH4和C3H43组成：则

，即V（CH4）：V（C3H4） = 1.5：0.5 = 3：1；

故答案为：甲烷与乙烯1：1混合，或者甲烷与丙炔3:1混合。