Question

18．密閉容器中有CO和空氣的混合氣體14L，用電火花引燃，經(jīng)充分反應后總體積為V L（假設(shè)所有體積均在同溫、同壓下測定，且空氣中O₂的體積分數(shù)以0.20計算．計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
（1）若CO和O₂恰好反應，計算原混合氣體中CO的體積分數(shù)（請寫出必要過程）．
（2）若反應后總體積數(shù)V=13時，則原混合氣體可能的組成為（可不填滿，也可補充）．
第一種情況：V（CO）：V（O₂）=9：1（CO剩余）；
第二種情況：V（CO）：V（O₂）=5：6（原空氣中O₂剩余）；
第三種情況：V（CO）：V（O₂）=無．
（3）反應后總體積數(shù)V的取值范圍是12≤V＜14．

Answer 1

分析 （1）若CO和O₂恰好反應，方程式為2CO+O₂=2CO₂，設(shè)原混合氣體中CO的體積為x，O₂的體積為y，兩恰好完全反應得x=2y，又因為空氣中O₂的體積分數(shù)以0.20，所以空氣體積為5y，則x+5y=14，然后求原混合氣體中CO的體積分數(shù)；
（2）若反應后總體積V=13時，則原混合氣體可能的組成為
      2CO+O₂=2CO₂------體積減少
      2     1     2         1
                        14-13=1L
反應的CO為2L，O₂為1L，即反應的O₂轉(zhuǎn)換空氣為5L，2+5=7＜14，多余7L，可以是CO或者是空氣，由此分析解答；
（3）用極端法，解決反應后總體積數(shù)V的取值范圍．①若全部是CO，相當于沒有反應，則反應后的體積為14L；②若全部是空氣，也相當于沒有反應，則反應后的體積為14L；③若恰好完全反應，即體積減少最多，反應后氣體體積最小，由此分析解答．

解答 解：（1）設(shè)原混合氣體中CO的體積為x，O₂的體積為y．
據(jù)題意得關(guān)系式：2CO～O₂
               2      1
               x      y
則x=2y 
又因為CO和空氣的混合氣體14L，所以x+5y=14，即：$\left\{\begin{array}{l}{x=2y\\;}\\{x+5y=14}\end{array}\right.$解之得$\left\{\begin{array}{l}{x=4}\\{y=2}\end{array}\right.$，所以原混合氣體中CO的體積分數(shù)為：$\frac{4}{14}$×100%=29%，答：原混合氣體中CO的體積分數(shù)為29%；
（2）若反應后總體積V=13時，則原混合氣體可能的組成為
      2CO+O₂=2CO₂～～～體積減少
      2     1     2         1
                        14-13=1L
反應的CO為2L，O₂為1L，即反應的O₂轉(zhuǎn)換空氣為5L，2+5=7＜14，多余7L，可以是CO或者是空氣
若多余CO，則CO為2+7=9L，O₂為1L，V（CO）：V（O₂）=9：1；
若多余O₂，則CO為2L，空氣12L，其中O₂為2.4L，V（CO）：V（O2）=5：6，故答案為：9：1（CO剩余）；5：6（原空氣中O₂剩余）；（3）①若全部是CO，相當于沒有反應，則反應后的體積為14L；②若全部是空氣，也相當于沒有反應，則反應后的體積為14L；③若恰好完全反應，即體積減少最多，反應后氣體體積最小，設(shè)O₂體積x，
則由反應：2CO+O₂=2CO₂
CO體積2x，空氣體積5x，則
2x+5x=7x=14L
解之得：x=2L
生成CO₂為4L，剩余空氣中的其它氣體8L，所以反應后的氣體體積一共為：4L+8L=12L，所以反應后總體積數(shù)V的取值范圍是：12≤V＜14，故答案為：12≤V＜14．

點評 本題考查混合物計算，側(cè)重過量問題的計算，在解題過程中特別要極端假設(shè)求范圍是解題的關(guān)鍵，以及差量在解討論的應用，有一定的難度．