将224mL标准状况下CH4和O2的混合气体点燃,完全燃烧后,将生成的气体通入100mL0.02mol/L的石灰水中,得到0.1g白色沉淀.求原混合气体中CH4和O2的体积比.

题目

将224mL标准状况下CH4和O2的混合气体点燃,完全燃烧后,将生成的气体通入100mL0.02mol/L的石灰水中,得到0.1g白色沉淀.求原混合气体中CH4和O2的体积比.

答案

因为一定量CO2通入一定量石灰水,可能生成CaCO3,也可能生成CaCO3与Ca(HCO3)2,则应分二种情况讨论.
(1)设CH4的体积为x,若石灰水过量,只得到碳酸钙,有
CH4 － CO2 － CaCO3
22.4L 100g
x×10-3 0.1g
x=22.4mL
则氧气的体积为：224 mL－22.4 mL =201.6mL
因此,V(CH4)∶V(O2)=22.4mL∶201.6 mL =1∶9
(2)若CO2过量,设完全沉淀0.02mol/L Ca(OH)2 100mL中Ca2+消耗CO2 体积为a,
溶解部分CaCO3 用去CO2 的体积为b,CaCO3最大沉淀质量为c,有
CO2 ＋ Ca(OH)2 = CaCO3↓ + H2O
22.4mL 1mol 100g
a×10-3 0.02×0.1mol c
解得a=44.8mL c=0.2g
CO2 ＋ CaCO3 ＋H2O=Ca(HCO3)2
22.4 mL 100g
b×10-3 (0.2mol－0.1mol)
解得b=22.4mL
则V(CH4)=V(CO2)=a＋b=44.8 mL＋22.4 mL =67.2mL
V(O2)=224 mL－67.2 mL =156.8mL
因此,V(CH4)∶V(O2)=67.2 mL∶156.8 mL =3∶7