题目
一定量的酒精(C2H6O)在一定量的氧气中燃烧生成CO、CO2、H2O,它们的总质量为13.8g,其中H2O占5.4g,试计算酒精和产物中CO的质量
一定量的酒精(C2H6O)在一定量的氧气中燃烧生成CO、CO2、H2O,它们的总质量为13.8g,其中H2O占5.4g,试计算酒精和产物中CO的质量
题目解答
答案
酒精质量为4.6g,CO质量为0.7g
解析
考查要点:本题主要考查质量守恒定律的应用,特别是元素守恒在不完全燃烧问题中的运用。需要学生掌握氢元素守恒和碳元素守恒的计算方法。
解题核心思路:
- 利用氢元素守恒:酒精中的氢全部转化为水中的氢,通过水的质量反推酒精的物质的量,进而求出酒精质量。
- 利用碳元素守恒:酒精中的碳全部转化为CO和CO₂,结合生成物总质量,建立方程组求解CO的质量。
破题关键点:
- 水的质量已知,优先计算氢元素的总量,锁定酒精的物质的量。
- 总生成物质量扣除水的质量后,剩余质量为CO和CO₂的总和,结合碳原子守恒建立方程。
步骤1:计算酒精的质量
- 水的物质的量:
$n_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{5.4\ \text{g}}{18\ \text{g/mol}} = 0.3\ \text{mol}$ - 氢元素的物质的量:
每个水分子含2个H原子,总H原子数为:
$0.3\ \text{mol} \times 2 = 0.6\ \text{mol}$ - 酒精的物质的量:
酒精(C₂H₆O)每个分子含6个H原子,因此酒精的物质的量为:
$\frac{0.6\ \text{mol}}{6} = 0.1\ \text{mol}$ - 酒精的质量:
$0.1\ \text{mol} \times 46\ \text{g/mol} = 4.6\ \text{g}$
步骤2:计算CO的质量
- CO和CO₂的总质量:
$13.8\ \text{g} - 5.4\ \text{g} = 8.4\ \text{g}$ - 碳原子守恒:
酒精含碳量为:
$0.1\ \text{mol} \times 2 = 0.2\ \text{mol}$
设CO为$x$ mol,CO₂为$y$ mol,则:
$x + y = 0.2$ - 质量方程:
$28x + 44y = 8.4$ - 解方程组:
联立得:
$28x + 44(0.2 - x) = 8.4$
$28x + 8.8 - 44x = 8.4$
$-16x = -0.4$
$x = 0.025\ \text{mol}$ - CO的质量:
$0.025\ \text{mol} \times 28\ \text{g/mol} = 0.7\ \text{g}$