题目

在标准状况下,将0.008mol甲烷和氧气的混合气体点燃,完全燃烧后,将生成的气体通入100ml0.02mol·L-1的石灰水中,得到0.1g纯净的沉淀,则原混合气体中甲烷和氧气的体积比可能是
答案：1:7
请写出详细原因,谢谢

提问时间：2020-05-24

答案

甲烷燃烧反应：
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (a)
石灰水可能与二氧化碳发生的反应：
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O (1)
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 (2)
n(Ca(OH)2)=cV=0.02*100/1000=0.002mol
n(CaCO3)=m/M=0.1/100=0.001mol
1、当Ca(OH)2足量或过量时,只发生反应(1),则有n(CO2)=n(Ca(OH)2)=n(CaCO3)=0.001mol.
代人反应式(a)中,可得参与燃烧的n(CH4)=n(CO2)=0.001mol,n(O2)=2n(CO2)=0.002mol.
甲烷和氧气的混合气体为0.008mol,由于是完全燃烧,所以未参与反应（0.008-0.001-0.002=0.005mol）的气体是氧气,则n(CH4):n(O2)=0.001：(0.002+0.005)=1:7.
2、当CO2过量时,反应(1)(2)均发生.
参与(1)的n(CO2)=n(Ca(OH)2,总)=n(CaCO3,总)=0.002mol;
参与(2)的n(CO2)=n(CaCO3,反应)=0.002-0.001=0.001mol;
所以n(CO2)=0.002+0.001=0.003mol
代人反应式(a)中,可得参与燃烧的n(CH4)=n(CO2)=0.003mol,n(O2)=2n(CO2)=0.006mol
n(CH4)+n(O2)=0.003+0.006>0.008,与题意不符,第二种假设不成立.所以答案是1:7