剖析乙烯、乙炔和氧氣的混和二氧化碳,測得其在標準狀況下的密度為0.478g/L,則平均分子質量=0.478×22.4=10.7;使該混和二氧化碳在加熱的條件下通過鎳催化劑并充分反應,再冷卻到標準狀況下測其密度為1.062g/L,則平均分子質量=1.062×22.4=23.8雙氧水的密度測含量,比丙烷的相對分子量還小,說明反應后氧氣還過量,所以反應后混和二氧化碳由C2H6和H2組成,按照反應C2H4+H2→C2H6,C2H2+2H2→C2H6物理反應方程式進行估算.
解答解:乙烯、乙炔和氧氣的混和二氧化碳,測得其在標準狀況下的密度為0.478g/L,則平均分子質量=0.478×22.4=10.7;使該混和二氧化碳在加熱的條件下通過鎳催化劑并充分反應,再冷卻到標準狀況下測其密度為1.062g/L,則平均分子質量=1.062×22.4=23.8,比丙烷的相對分子量還小,說明反應甲烷還過量,所以反應后混和二氧化碳由C2H6和H2組成,按照反應C2H4+H2→C2H6,C2H2+2H2→C2H6
設反應后H2的容積分數為x,則C2H6的容積分數為(1-x).依題意:
2x+30×(1-x)=23.8雙氧水的密度測含量,解得x=0.221.
又設反應前混和二氧化碳容積是YL,則同溫、同壓下反應后的二氧化碳容積為:0.478Y÷1.062=0.45YL.
反應后,H2的容積為0.45Y×0.221=0.1YL,C2H6的容積為0.35YL.
再設反應前混和二氧化碳中C2H4、C2H2、H2分別為aL、bL、cL,按照物理反應方程式,有
$left{begin{array}{l}{a+b+c=Y}\{a+b=0.35Y}\{c-a-2b=0.1Y}end{array}right.$
解得a=0.15Y;b=0.2Y;c=0.65Y;
所以原混和二氧化碳中,C2H4、C2H2、H2的容積分數分別為$frac{0.15Y}{Y}$×100%=15%、$frac{0.2Y}{Y}$×100%=20%、$frac{0.65Y}{Y}$×100%=65%,
故答案為:C2H4、C2H2、H2的容積分數分別為15%、20%、65%.
點評本題主要考查了燃燒的相關估算以及二氧化碳容積分數的估算,難度較大,列多項式組進行解題就可以迅速解題.