Question

7．Cl₂和NO₂在室溫下可以化合成一種新的氣態(tài)化合物C，為了測定C的分子組成，進行以下實驗：取總體積為5L的混合氣體，測定反應后氣體總體積V，隨著Cl₂在混合氣中所占體積分數(shù)X的變化而發(fā)生變化的規(guī)律．實驗測知當Cl₂所占體積分數(shù)為20%或60%時，反應后的氣體總體積均為4L．
（1）寫出反應的化學方程式；
（2）試討論當x取不同值時，反應后氣體總體積V隨x變化的函數(shù)關系．

Answer 1

分析 （1）由題意可知，當5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反應或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反應，最后均得4L氣體，可推出1LCl₂與2LNO₂正好反應生成2L氣態(tài)新物質．由阿伏加德羅定律，可知反應Cl₂、NO₂、新物質的物質的量比例為1：2：2，利用質量守恒定律，該反應為：Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）由寫出的方程式進行討論型過量計算，當V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2時，即x=$\frac{1}{3}$時，二者正好反應，當x＞$\frac{1}{3}$時，Cl₂過量，同理得到當x＜$\frac{1}{3}$時，得V=5（1-x）L，結合方程式計算解答．

解答 解：（1）由題意可知，5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反應或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反應，最后均得4L氣體，可推出1LCl₂與2LNO₂正好反應生成2L氣態(tài)新物質，由阿伏加德羅定律，可知反應Cl₂、NO₂、新物質的物質的量比例為1：2：2，利用質量守恒定律可得反應方程式：Cl₂+2NO₂=2NClO₂，
答：反應的化學方程式為Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）當V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2=時，即x=$\frac{1}{3}$時，二者正好反應，生成NClO₂氣體V=5L×$\frac{1}{3}$×2=$\frac{10}{3}$L；
當x＞$\frac{1}{3}$時，Cl₂過量，則：
Cl₂+2 NO₂=2NClO₂ △V
 1    2    2     1
  （5-5x）L      0.5（5-5x）L
V=5L-0.5（5-5x）L=2.5（x+1）L，
同理得到當x＜$\frac{1}{3}$時，NO₂過量，則：
Cl₂+2NO₂=2NClO₂ △V
 1    2     2     1
5xL               5xL
V=5L-5x L=5（1-x）L，
即：0＜x≤$\frac{1}{3}$，V=5（1-x）L；$\frac{1}{3}$≤x＜1，V=2.5（1+x）L，
答：反應后總體積V隨x變化的函數(shù)關系為0＜x≤$\frac{1}{3}$，V=5（1-x）L；$\frac{1}{3}$≤x＜1，V=2.5（1+x）L．

點評 本題考查混合物反應的計算、化學方程式有關計算，題目難度中等，確定發(fā)生的反應是解題關鍵，注意掌握討論法在化學計算中的應用，試題培養(yǎng)了學生的分析、理解能力及化學計算能力．