Question

使一定量的磷化氫和氫氣的混合氣體，依次通過兩支加熱的硬質(zhì)玻璃管，第1支玻璃管中裝有銅屑，第2支玻璃管中裝有氧化銅，第1支玻璃管中由于發(fā)生如下反應(yīng)：2PH₃+Cu

△

Cu₃P₂（s）+3H₂，玻璃管中物質(zhì)的質(zhì)量增加4.96g，第2支玻璃管中物質(zhì)的質(zhì)量減少了5.76g．
（1）計算原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比．
（2）在標準狀況下，原混合氣體的密度是多少？

Answer 1

分析：（1）第1支試管中發(fā)生反應(yīng)2PH₃+Cu

△

Cu₃P₂（s）+3H₂，由方程式可知固體增重的質(zhì)量是磷元素質(zhì)量．根據(jù)固體增重計算PH₃的物質(zhì)的量，生成氫氣的物質(zhì)的量．
第2支試管中發(fā)生反應(yīng)H₂+CuO

△  .

Cu+H₂O，由方程式可知固體減少的質(zhì)量為氧化銅失去氧元素質(zhì)量，失去的氧與氫氣結(jié)合生成水．第2支試管中氫氣包括原混合氣體中氫氣和第1支試管中生成的氫氣．根據(jù)質(zhì)量減少計算第2支試管中氫氣物質(zhì)的量，減去1支試管中生成的氫氣即為原混合氣體中氫氣．
（2）根據(jù)（1）計算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，再利用ρ=

M

Vm

計算密度．

解答：解（1）2PH₃+3Cu→Cu₃P₂（s）+3H₂  增加的質(zhì)量
      2mol                3mol     62g
     n（PH₃）             n（H₂）   4.96g
所以n（PH₃）=

4.96g

62g

×2mol=0.16mol．
    n（H₂）=

4.96g

62g

×3mol=0.24mol．
 H₂+CuO

△  .

Cu+H₂O   減少的質(zhì)量
 1mol               16g
n′（H₂）           5.76g
所以 n′（H₂）=

5.76g

16g

×1mol=0.36mol．
所以原混合氣體中氣體的物質(zhì)的量為0.36mol-0.24mol=0.12mol，
故原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比為0.16mol：0.12mol=4：3．
答：原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比 4：3
（2）原混合氣體平均摩爾質(zhì)量=

34g/mol×4mol+2g/mol×3mol

4mol+3mol

=

142

7

mol/L=20.3g/mol
在標準狀況下，原混合氣體的密度ρ=

142 7 g/mol

22.4L/mol

=0.91g/L
答：在標準狀況下，原混合氣體的密度0.91g/L．

點評：考查有關(guān)混合物的計算，根據(jù)方程式利用差量法計算，難度中等，注意第2支試管中氫氣包括原混合氣體中氫氣和第1支試管中生成的氫氣．