Question

17．在一密閉氣缸中，用一不漏氣的滑動活塞隔開，常溫時，左邊充入$\frac{1}{4}$體積的N₂，右邊充入$\frac{3}{4}$體積的H₂和O₂的混合氣．若右邊氣體點燃，反應(yīng)后恢復(fù)到原溫度，活塞停留在氣缸正中，則原來混合氣體中H₂和O₂的體積比是7：2或4：5（寫出計算過程）

Answer 1

分析 容器中左右兩室壓強、溫度相同，氣體摩爾體積相等，氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比，開始時左右兩室氣體體積之比為$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$=3：1，其物質(zhì)的量之比為3：1，假設(shè)氫氣和氧氣的物質(zhì)的量為3mol，氮氣的物質(zhì)的量為1mol；氫氣和氧氣反應(yīng)后恢復(fù)到原溫，活塞停留在中間，其物質(zhì)的量之比為1：1，氮氣的物質(zhì)的量不變，為1mol，左室剩余氣體物質(zhì)的量為1mol，剩余氣體可能是氫氣、也可能是氧氣，據(jù)此分析解答．

解答 解：容器中左右兩室壓強、溫度相同，氣體摩爾體積相等，氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比，開始時左右兩室氣體體積之比為$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$=3：1，其物質(zhì)的量之比為3：1，假設(shè)氫氣和氧氣的物質(zhì)的量為3mol，氮氣的物質(zhì)的量為1mol；氫氣和氧氣反應(yīng)后恢復(fù)到原溫，活塞停留在中間，其物質(zhì)的量之比為1：1，氮氣的物質(zhì)的量不變，為1mol，左室剩余氣體物質(zhì)的量為1mol，剩余氣體可能是氫氣、也可能是氧氣，
假設(shè)剩余氣體是氫氣，根據(jù)2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O知，參加反應(yīng)的氧氣物質(zhì)的量=$\frac{3mol-1mol}{3}$=$\frac{2}{3}$mol，氫氣物質(zhì)的量為$\frac{7}{3}$mol，二者體積之比=$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2；
假設(shè)剩余氣體是氧氣，根據(jù)2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O知，參加反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量=$\frac{3mol-1mol}{3}$×2=$\frac{4}{3}$mol，氧氣的物質(zhì)的量為$\frac{5}{3}$mol，則氫氣和氧氣體積之比=$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5，
故答案為：7：2或4：5．

點評 本題考查化學(xué)方程式的計算，側(cè)重考查分析計算能力，明確左右兩室體積之比等于其物質(zhì)的量之比是解本題關(guān)鍵，再利用氫氣和氧氣反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行計算，題目難度中等．