
甲醇(CH3OH)是一种有毒、类似于酒精气味的可燃性液体。甲醇在氧气中不完全燃烧可发生如下反应:8CH3OH + nO2__m CO2+ 2CO + 16H2O. 若反应生成3.6g水,请计算:(1)3.6g水的物质的量是多少摩尔?m 和n的值是多少?(2)参加反应的甲醇的物质的量是多少摩尔?生成CO的物质的量是多少摩尔?
甲醇(CH₃OH)不完全燃烧的化学方程式为 。以下通过质量守恒定律和物质的量计算解决问题:
水的物质的量:水的摩尔质量为 (:),则 水的物质的量为:
m值的确定(碳守恒):左侧甲醇()含8个C原子(8个分子×1个C/分子),右侧CO₂含个C原子,CO含2个C原子,故:
\(m + 2 = 8 \implies m = 6\)
n值的确定(氧守恒):右侧氧原子总数为CO₂(\(6\times2=12\))、CO(\(2\times1=2\))、H₂O(\(16\times1=16\))之和,即 \(12+2+16=30\)。左侧氧原子来自甲醇(8个分子×1个O/分子=8)和O₂(\(2n\)),故:
\(8 + 2n = 30 \implies n = 11\)
甲醇的物质的量:由方程式可知,甲醇与水的物质的量之比为 \(8:16=1:2\)。设甲醇物质的量为 \(x\),则:
\(\frac{x}{0.2\ \text{mol}} = \frac{8}{16} \implies x = 0.1\ \text{mol}\)
CO的物质的量:CO与水的物质的量之比为 \(2:16=1:8\)。设CO物质的量为 \(y\),则:
\(\frac{y}{0.2\ \text{mol}} = \frac{2}{16} \implies y = 0.025\ \text{mol}\)
(1)3.6g水的物质的量为0.2 mol,\(m=6\),\(n=11\);
(2)参加反应的甲醇为0.1 mol,生成CO的物质的量为0.025 mol。
思考:若反应中甲醇完全燃烧(只生成CO₂和H₂O),相同质量的甲醇消耗的氧气量会如何变化?