Question

在120℃、101kPa条件下，由H₂、CH₄组成的混合气体amL，通入一定量(设为xmL)氧气使其完全燃烧。

（1）若amL混合气体完全燃烧消耗相同条件下氧气的体积也为amL(即x=a)，则原混合气体中CH₄的体积分数是_____（保留三位有效数字）；

（2）若原混合气体完全燃烧时，生成的气体中只有CO₂和H₂O(g)，则x的取值范围是______。

Answer

33.3% 0.5a＜x＜2a

【解析】

(1)燃烧发生反应：2H2+O2=2H2O(g)、CH4+2O2=CO2+2H2O(g)，假设甲烷为y mL，则氢气为(a-y)mL，根据方程式表示出各自消耗氧气的体积，进而列方程计算解答；

(2)由方程式可知，全部为氢气消耗氧气最小，全部为甲烷消耗氧气最多，据此讨论计算解答。

(1)假设甲烷为y mL，则氢气为(a−y)mL，则：

由题意可知，2ymL+0.5(a−y)mL=amL，解得y=a，即甲烷的体积分数为

(2)全部为氢气消耗氧气最小，由2H2+O2=2H2O(g)，可知消耗氧气为0.5amL，全部为甲烷消耗氧气最多，由CH4+2O2=CO2+2H2O(g)，可知消耗氧气为2amL，故0.5a＜x＜2a。