高中化学难点解题之混合气体组成的讨论.doc

本资料来自高中生资料大全网

已知混合气体中元素的质量比，确定混合气体的组成有一种巧妙的方法，把握了这种方法就能化解这类难题。
●难点磁场
请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。
常温下，A 和 B 两种气体组成的混合物（工业制盐酸过程中产出的一种气体混合物）中［Mr(A)＜Mr(B)＝，只含有 H、Cl 两种元素，而且不论 A 和 B 以何种比例混合，H 和 Cl 的质量总是大于 2∶71，试确定 A 为 ，B 为 ，并简析此混合气体中有 A 的形成过程 。
●案例探究
［例题］常温下 A 和 B 两种气体组成混合气体(A 的相对分子质量大于 B 的相对分子质量)，经分析混合气体中只含有氮和氢两种元素，而且不论 A 和 B 以何种比例混合，氮和氢的质量比总大于 14/3。由此可确定 A 为_____________，B 为____________，其理由是__________________。
若上述混合气体中氮和氢的质量比为 7∶1，则在混合气体中 A 和 B 的物质的量之比为________；A 在混合气体中的体积分数为_____%。
命题意图：主要考查学生根据题设确定混合物成分的能力。
知识依托：NH3 中 N、H 元素的质量比。
错解分析：审题不严，计算出了 A 的质量分数，或计算出了 B 的体积分数。
解题思路：解答此题，首先考虑氮、氢两元素组成的化合物 NH3，分析 NH3 中氮氢质量比。NH3 中，m(N)∶m(H)=14∶3。题设条件下，m(N)∶m(H)＞ 14∶3，这只须在 NH3 中混入 N2 即可。由题意，Mr(A)＞Mr(B)，所以 A 为 N2，B 为 NH3，因Mr(N2)=28，Mr(NH3)=17。
设混合气体中 A 和 B 的物质的量之比为 x∶y。由题意，“xN2＋yNH3”中，14(2x＋y)∶3y=7∶1，解得，x∶y=1∶4。(A)=1÷(1＋4)=20%。
答案：N2 NH3 纯 NH3 中氮和氢质量比为 14/3，在纯 NH3 中混入任何比例的 N2，都将使氮和氢质量比大于 14/3 1∶4 20。
●锦囊妙计
已知某气体混合物由两种元素组成，且知这两种元素的质量比大于(或小于)a/b，如何确定组成混合物的成分。其方法是：变不等(大于或小于)为相等，找出两元素(A 和 B)质量比等于 a/b 的化合物(AxBy)。若混合物中 A、B 两元素质量比大于 a/b，则在 AxBy 中混入 A(g) 或 A(x＋m)By(g) 符合要求；若混合物中 A、B 两元素质量比小于 a/b，则在 AxBy 中混入 B(g) 或 AxB(y＋m)符合要求。(x，y，m∈N)
●歼灭难点训练
1.(★★★)下列各组混合气体中，C、H 元素质量比可能最小的是( )
A.H2 和 CH4 B.CH4 和 C2H6
C.C2H2 和 C2H4 D.C3H4 和 C4H8
2.(★★★★)将例题中的“氮”改为“碳”；将“质量比总大于 14/3”改为“质量比总小于 3∶1”将“质量比为 7∶1”改为：“9∶4”。其他同例题，试求之。
3.(★★★★)常温常压下，由 A、B 组成的混合气体［Mr(A)＞Mr(B)］，经分析混合气体中只含碳和氧两种元素。A 和 B 不论以何种比例混合，若碳氧质量比总大于 3∶8，则 A1 为______，B1 为_______；若碳氧质量比总小于 3∶8，则 A2 为________，B2 为________。
若 B1 和 B2 常温混合后，碳氧质量比总小于 3∶8时，B1、B2 必须满足的关系是 n(B1)∶n(B2)______。
4.(★★★★★)常温常压下，A 和 B 两种气体组成的混合气体［Mr(A)＞Mr(B)］，经分析混合气体中只含有氮和氧两种元素，而且不论 A 和 B 以何种比例混合，氮和氧的质量比总小于 7∶4。符合以上关系的 A、B 可能有多种，请将正确答案填入下表，可不填满，也可扩填，但填入错误的要扣分。
组合
①
②
③
④
⑤
A

B

(注意：A 在上，B 在下，不可无序乱填)
若混合气体中氮氧质量比恰好为 7∶2，则 A 为______________，B 为______________；n(A)∶n(B)=__________________。
附：参考答案
难点磁场
提示：2∶71 恰为 HCl 气体中 H 元素和 Cl 元素的质量比，可见混合物应为 H2 和 HCl 的混合气体。生产 HCl 时，可使 H2 在 Cl2 中燃烧，也可使 Cl2 在 H2 中燃烧，工业上采用后者。可以减少环境污染，保障生产安全。
答案： H2 HCl 工业制盐酸过程中所得混合气体中有 H2，是由于 Cl2 在过量 H2 中燃烧的结果。
歼灭难点训练
1.提示：C、H 质量比最小，则含 H 元素可能最多。A 中 H2 无限多时，C、H 元素比最小。
答案：A
2.解析：解答此题，首先从碳、氢元素形成的化合物中寻找碳氢元素质量比为 3∶1 者。CH4中，m(C)∶m(H)=12∶4=3∶1。题设条件下，m(C)∶m(H)＜3∶1，这只能在 CH4中混入 H2 (CH4中若混入其他碳氢化合物，如 C2H2，只能使m(C)∶m(H)＞3∶1)。由于Mr(A)＞Mr(B)，所以 A 为 CH4，B 为 H2。
设混合气体中 A、B 物质的量分别为 x 和 y。则“xCH4＋yH2”中，12x∶(4x＋2y)=9∶4，解得，x∶y=3∶2，(A)=(3÷5)×100%=60%。
答案：A：CH4 B：H2 CH4中碳氢质量比为 3∶1，是气态烃中碳、氢质量比最小的，若使碳氢质量比比 3∶1 还要小，只有在 CH4中混入 H2 才能满足要求 3∶2 60%
3.解析：碳氧形成的化合物有 CO2 和 CO。CO 中，m(C)∶m(O)=12∶16=3∶4；CO2 中，m(C)∶m(O)=12∶32=3∶8。若要使混合气体中碳氧质量比总大于 3∶8，只须在 CO2 中混入CO即可；若要使混合气体中碳氧质量比总小于3∶8，只须在CO2中混入 O2 即可。可见，A1 为 CO2，B1 为 CO；A2 为 CO2，B2 为 O2。
设符合条件的 B1、B2 混合气体中，B1、B2 的物质的量分别为 x 和 y，由题意，“x CO＋yO2”中，12x∶(16x＋32y)＜3∶8，解得，x∶y＜2∶1。
答案：CO2 CO CO2 O2 n(B1)∶n(B2)＜2∶1。
4.解析：氮、氧两元素可形成多种化合物，如N2O、NO、N2O3、NO2(N2O4)、N2O5。其中，N2O 气体中，n(N)∶n(O)=28∶16=7∶4；其余气体含氧量逐渐升高，因而 n(N)∶n(O)＜7∶4。这样，在 N2O 气体中混入 NO、N2O3、NO2(N2O4)、N2O5 以及 O2 中的一种，皆可使所得混合气体中 n(N)∶n(O)＜7∶4。
当n(N)∶n(O)=7∶2＞7∶4 时，只有在 N2O中混入适量 N2 才行。设混合气体中 N2O 和 N2 的物质的量分别为 x 和 y。则“xN2O＋yN2”中，(28x＋28y)∶16x=7∶2，解得 x∶y=1∶1。
答案：
组合
①
②
③
④
⑤
A
N2O
N2O3
NO2(或N2O4)
N2O5
N2O
B
NO
N2O
N2O
N2O
O2
N2O N2 1∶1.