Question

已知在101 kPa時，CO的燃燒熱為283 kJ·mol^-1。相同條件下，若2 mol CH₄完全燃燒生成液態水，所放出的熱量為1 mol CO完全燃燒放出熱量的6.30倍，甲烷的燃燒熱是多少？

（2）現有CO和CH₄組成的混合氣體共0.75 mol，完全燃燒生成二氧化碳氣體和18 g液態水，放出熱量為?多少？?

（3）120 ℃、101 kPa下，a mL由CO和CH₄組成的混合氣體在b mL O₂中完全燃燒后，恢復到原溫度和壓強。①若混合氣體與O₂恰好完全反應，產生b mL CO₂，則混合氣體中CH₄的體積分數為____________（保留2位小數）。

②若燃燒后氣體體積縮小了a/4 mL，則a與b關系的數學表示式是__________________。

Answer 1

（1）891.45 kJ·mol^-1 （2）516.5 kJ （3）①0.33 ②b≥5a/4

解析:

（1）甲烷的燃燒熱為：283 kJ·mol^-1×6.30×1/2=891.45 kJ·mol^-1。

（2） CO和CH₄組成的混合氣體共0.75 mol，完全燃燒生成18 g液態水，則甲烷為0.5 mol,它燃燒放出熱量為：0.5 mol×891.45 kJ·mol^-1=445.725 kJ；混合氣體CO為0.25 mol，其燃燒放出熱量為：0.25 mol×283 kJ·mol^-1=70.75 kJ，故0.75 mol混合氣體完全燃燒共放出516.5 kJ熱量。

（3）設混合氣體中CO和CH₄的體積分別為x、y，由題意知，a=b，x+y=b，1/2x+2y=b，解之得y=b/3，混合氣體中CH₄的體積分數為：b/3÷b=0.33。

②CO和CH₄燃燒的化學方程式分別為：2CO+O₂====2CO₂、CH₄+2O₂====CO₂+2H₂O。從兩方程式看，體積縮小是由CO燃燒造成的，體積縮小a/4，CO體積應為a/2，它完全燃燒消耗氧氣a/4，甲烷a/2，消耗氧氣a，為保證混合氣體完全燃燒故有b≥5a/4。