Question

将含有O₂和CH₄的混合气体置于盛有23.4 g Na₂O₂的密闭容器中，电火花点燃，反应结束，容器内的压强为零(温度150℃)，将残留物溶于水，无气体产生，下列叙述正确的是

A.原混合气体中O₂和CH₄的体积比为2：1

B.残留物中只有Na₂CO₃

C.原混合气体中O₂和CH₄的物质的量之比为1：2

D.残留物只有Na₂CO₃和NaOH

Answer

CD

【解析】

将含有O2和CH4的混合气体置于盛有23.4g Na2O2的密闭容器中，电火花点燃反应为，CH4+2O2CO2+2H2O；2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2；2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2；根据题意可知反应结束后，容器内的压强为零(150℃)，说明无气体剩余，则甲烷、氧气全部反应，将残留物溶于水中，无气体产生说明无过氧化钠剩余，则23.4 g Na2O2全部反应，其物质的量n(Na2O2)=23.4 g÷78 g/mol=0.3 mol；根据上述三个反应得到：2CH4+O2+6Na2O2=2Na2CO3+8NaOH。

A. 根据上述分析得到的反应可知，O2和CH4按照1：2恰好与0.3 mol Na2O2反应，无气体剩余，原混合气体中O2和CH4的体积比为2：1时，剩余甲烷，A错误；

B. 甲烷燃烧生成的气体有二氧化碳和水蒸气，所以和过氧化钠反应时残留物有Na2CO3和NaOH，B错误；

C. 根据上述分析得到的反应可知，O2和CH4按照1：2恰好与0.3 mol Na2O2反应，C正确；

D. 由题意结合分析得到的反应关系可知，残留物只有Na2CO3和NaOH，D正确；

故合理选项是CD。