Question

臭氧層是地球生命的保護神，臭氧比氧氣具有更強的氧化性．實驗室可將氧氣通過高壓放電管來制取臭氧：
3O₂

放電

2O₃
（1）若在上述反應中有30%的氧氣轉化為臭氧，所得混合氣的平均摩爾質量為

 

（保留一位小數(shù)）．
（2）將8L氧氣通過放電管后，恢復到原狀況，得到氣體6.5L，其中臭氧的體積為

 

．
（3）實驗室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896L（標準狀況）通入盛有20.0g銅粉的反應器中，充分加熱后，氣體完全被吸收，粉末的質量變?yōu)?1.6g．則原混合氣中臭氧的體積分數(shù)為

 

．
（4）反應3BrF₃+5H₂O═HBrO₃+Br₂+9HF+O₂↑中，若生成標準狀況下的6.72L O₂，則整個反應過程中轉移電子的數(shù)目為

 

，此時被水還原的BrF₃的物質的量為

 

．

Answer 1

考點：物質的量的相關計算

專題：

分析：（1）假設氧氣物質的量為10mol，根據(jù)方程式計算氣體物質的量的減少量，進而計算混合氣體總物質的量，根據(jù)m=nM計算氧氣質量，根據(jù)質量守恒定律，反應后混合氣體總質量等于起始氧氣的質量，再根據(jù)M=

m總

n總

計算；
（2）根據(jù)氣體差量，利用差量法計算生成臭氧的體積；
（3）0.896L混合氣體物質的量為

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，氣態(tài)全部參與反應，根據(jù)氧氣、臭氧的總質量、總物質的量列方程計算各自物質的量，進而計算臭氧的體積分數(shù)；
（4）在反應3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合價變化情況為：溴元素由+3價升高為+5價，溴元素由+3價降低為0價，氧元素化合價由-2價升高為0價，所以BrF₃既起氧化劑也起還原劑作用，同時水也起還原劑作用，計算生成Br₂的物質的量、生成氧氣物質的量，根據(jù)生成Br₂時Br元素化合價變化計算轉移電子，水被氧化生成氧氣，根據(jù)氧化還原反應中電子轉移守恒計算被水還原的BrF₃的物質的量．

解答： 解：（1）假設氧氣物質的量為10mol，根據(jù)質量守恒定律，反應后混合氣體總質量等于起始氧氣的質量，即反應后混合氣體總質量為10mol×32g/mol=320g，反應中有30%的氧氣轉化為臭氧，則參加反應的氧氣為3mol，根據(jù)3O₂

放電

2O₃可知氣體物質的量減少1mol，故反應后混合氣體總物質的量為10mol-1mol=9mol，則反應后混合氣體平均摩爾質量為

320g

9mol

=35.6g/mol，故答案為：35.6g/mol；
（2）氣體體積減少8L-6.5L=1.5L，則：
 3O₂

放電

2O₃  體積減少
        2      1
        V   1.5L
V=

1.5L×2

1

=3L
故答案為：3L；
（3）0.896L混合氣體物質的量為

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，反應后固體質量增重21.6g-20g=1.6g，氣態(tài)全部參與反應，設氧氣、臭氧的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總質量、總物質的量，則：

x+y=0.04 32x+48y=1.6

解得x=0.02  y=0.02
故臭氧的體積分數(shù)為

0.02mol

0.04mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
（4）在反應3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合價變化情況為：溴元素由+3價升高為+5價，溴元素由+3價降低為0價，氧元素化合價由-2價升高為0價，所以BrF₃既起氧化劑也起還原劑作用，同時水也起還原劑作用，
6.72L O₂的物質的量為

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，根據(jù)方程式可知，生成Br₂的物質的量為0.3mol，生成氧氣物質的量為0.3mol，故轉移電子為0.3mol×2×（3-0）×N_Amol^-1=1.8N_A，
令被水還原的BrF₃的物質的量為xmol，根據(jù)電子轉移守恒，則：0.3mol×2×2=xmol×（3-0），解得x=0.4，
故答案為：1.8N_A；0.4．

點評：本題考查混合物計算、氧化還原反應計算，難度中等，（4）中注意根據(jù)化合價變化分析，根據(jù)電子轉移守恒計算．