Question

3．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下．有1L的甲烷和氫氣混合氣．試求在下列情況下，甲烷和氫氣的質(zhì)量各是多少？
（1）它們的體積相同；
（2）它們的物質(zhì)的量相同；
（3）它們的質(zhì)量相同；
（4）它們所含的原子相同；
（5）它們所含的電子數(shù)相同．

Answer 1

分析 根據(jù)n=$\frac{V}{Vm}$=$\frac{m}{M}$，結(jié)合分子和原子的組成分析解答．

解答 解：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下．有1L的甲烷和氫氣混合氣；
（1）它們的體積相同，則甲烷和氫氣均為0.5L，則n=$\frac{0.5L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.5}{22.4}$mol，
m（甲烷）=$\frac{0.5}{22.4}$mol×16g/mol=0.357g；m（氫氣）=$\frac{0.5}{22.4}$mol×2g/mol=0.0446g；
答：甲烷和氫氣的質(zhì)量分別為0.357g、0.0446g；
（2）它們的物質(zhì)的量相同，則體積相同，所以n=$\frac{0.5L}{22.4L/mol}$=$\frac{0.5}{22.4}$mol，
m（甲烷）=$\frac{0.5}{22.4}$mol×16g/mol=0.357g；m（氫氣）=$\frac{0.5}{22.4}$mol×2g/mol=0.0446g；
答：甲烷和氫氣的質(zhì)量分別為0.357g、0.0446g；
（3）設(shè)甲烷和氫氣的質(zhì)量為xg，
則$\frac{xg}{16g/mol}$×22.4L/mol+$\frac{xg}{2g/mol}$×22.4L/mol=1L，解得x=0.079g；
答：甲烷和氫氣的質(zhì)量分別為0.079g、0.079g；
（4）設(shè)甲烷的物質(zhì)的量為xmol，氫氣的物質(zhì)的量為ymol；
則（x+y）×22.4=1L，5x=2y，解得x=$\frac{1}{78.4}$mol，y=$\frac{5}{78.4}$mol，
所以m（甲烷）=$\frac{1}{78.4}$mol×16g/mol=0.204g；m（氫氣）=$\frac{5}{78.4}$mol×2g/mol=0.128g；
答：甲烷和氫氣的質(zhì)量分別為0.204g、0.128g；
（5）設(shè)甲烷的物質(zhì)的量為xmol，氫氣的物質(zhì)的量為ymol；
則（x+y）×22.4=1L，10x=2y，解得x=$\frac{1}{134.4}$mol，y=$\frac{5}{134.4}$mol，
所以m（甲烷）=$\frac{1}{134.4}$mol×16g/mol=0.119g；m（氫氣）=$\frac{5}{134.4}$mol×2g/mol=0.0744g；
答：甲烷和氫氣的質(zhì)量分別為0.119g、0.0744g．

點評 本題考查了有關(guān)混合物的計算，題目難度中等，注意掌握物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，明確有關(guān)混合物計算的方法，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計算能力．