室温下,某密闭容器中盛有甲烷与氧气的混合气体,已知混合气体中碳元素的质量分数为12.5%

题目

室温下,某密闭容器中盛有甲烷与氧气的混合气体,已知混合气体中碳元素的质量分数为12.5%
将此混合气体点燃引爆后,冷却至原温度,求反应容器中的混合气体对氢气的相对密度.
相对氢气的密度为 (2*44+1*32)/3*2=20（为什么分母上要乘以3啊?）

答案

设混合气体中CO2的质量分数为X
CH4→C（质量分数之比=质量之比）
16 12
X 12.5%
X=16.7%
混合气体中CH4与O2的物质的量之比为16.7%/16:(1-16.7%)/32=2:5
设混合气体中含甲烷的物质的量为2mol,则氧气的物质的量为5mol,
2mol甲烷燃烧需要氧气的物质的量为Y,生成CO2的物质的量为Z
CH4 + 2O2 =点燃= CO2 + 2H2O
1 2 1
2mol Y Z
Y=4mol＜5mol,说明氧气过量,过量的氧气的物质的量为5mol-4mol=1mol
Z=2mol
因为室温时,水是液体,所以剩余混合气体为2molCO2和1molO2
混合气体的质量=2mol*44g/mol+1mol*32g/mol=120g
混合气体的平均摩尔质量M=120g/(2mol+1mol)=40g/mol
反应容器中的混合气体对氢气的相对密度=p混/pH2=M混/MH2=40g/mol/2g/mol=20
你看过上面的计算过程,你就知道：为什么分母上要乘以3啊