Question

15．在25℃，101KPa的條件下，將共8L的CO和O₂的混合氣體通入一個(gè)帶可自由移動(dòng)活塞容積可變但壓強(qiáng)不變的密閉容器中（如圖所示），用電火花點(diǎn)燃充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來(lái)的條件，測(cè)得氣體的密度變?yōu)樵瓉?lái)的$\frac{4}{3}$，求
（1）原混合氣體中CO和O₂可能的體積比3：1或1：1或無(wú)或無(wú)；
（2）若反應(yīng)后氣體的密度在相同條件下為氦氣密度的$\frac{29}{3}$倍，則反應(yīng)后氣體的成分為CO₂ 、CO（填相應(yīng)的化學(xué)式），對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量之比為2：1．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應(yīng)：2CO+O₂$\frac{\underline{\;電火花\;}}{\;}$2CO₂，混合氣體總質(zhì)量不變，充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來(lái)的條件，測(cè)得氣體的密度變?yōu)樵瓉?lái)的$\frac{4}{3}$，則反應(yīng)后的體積為原來(lái)的$\frac{3}{4}$，即反應(yīng)后的體積為8L×$\frac{3}{4}$=6L，利用差量法計(jì)算參加反應(yīng)CO、O₂的體積，再討論計(jì)算原混合氣體中CO和O₂可能的體積比；
（2）若反應(yīng)后氣體的密度在相同條件下為氦氣密度的$\frac{29}{3}$倍，則反應(yīng)后氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為4×$\frac{29}{3}$，反應(yīng)后氣體為CO₂ 、O₂或CO₂ 、CO，再計(jì)算平均相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證解答．

解答 解：（1）混合氣體總質(zhì)量不變，充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來(lái)的條件，測(cè)得氣體的密度變?yōu)樵瓉?lái)的$\frac{4}{3}$，則反應(yīng)后的體積為原來(lái)的$\frac{3}{4}$，即反應(yīng)后的體積為8L×$\frac{3}{4}$=6L，
2CO+O₂$\frac{\underline{\;電火花\;}}{\;}$2CO₂ 體積減小
2   1        2      1
4L  2L       4L    8L-6L=2L
若CO有剩余，則O₂為2L，CO為8L-2L=6L，CO和O₂的體積比為6L：2L=3：1；
若O₂有剩余，則CO為4L，O₂為8L-4L=4L，CO和O₂的體積比為4L：4L=1：1，
故答案為：3：1；1：1；
（2）若反應(yīng)后氣體的密度在相同條件下為氦氣密度的$\frac{29}{3}$倍，則反應(yīng)后氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為4×$\frac{29}{3}$，
由（1）計(jì)算可知，若反應(yīng)后為CO₂ 、O₂混合氣體，二者物質(zhì)的量之比為4L：（4L-2L）=2：1，平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{44×2+32}{2+1}$=40，不符合，
若反應(yīng)后為CO₂ 、CO混合氣體，二者物質(zhì)的量之比為4L：（6L-4L）=2：1，平均相對(duì)分子質(zhì)量為$\frac{44×2+28}{3}$=4×$\frac{29}{3}$，符合，
故反應(yīng)后氣體的成分為CO₂ 、CO，二者物質(zhì)的量之比為2：1，
故答案為：CO₂ 、CO；2：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查阿伏伽德羅定律及其推論、混合物有關(guān)計(jì)算，題目還涉及討論型過(guò)量計(jì)算，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，難度中等．