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帶可自由移動活塞容積可變但壓強不變的密閉容器中（如圖所示），用電火花點燃充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來的條件，測得氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?\frac{4}{3}$，求
（1）原混合氣體中CO和O₂可能的體積比3：1或1：1或無或無；
（2）若反應(yīng)后氣體的密度在相同條件下為氦氣密度的$\frac{29}{3}$倍，則反應(yīng)后氣體的成分為CO₂ 、CO（填相應(yīng)的化學式），對應(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\;}}{\;}$2CO₂，混合氣體總質(zhì)量不變，充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來的條件，測得氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?\frac{4}{3}$，則反應(yīng)后的體積為原來的$\frac{3}{4}$，即反應(yīng)后的體積為8L×$\frac{3}{4}$=6L，利用差量法計算參加反應(yīng)CO、O₂的體積，再討論計算原混合氣體中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)后氣體的相對分子質(zhì)量為4×$\frac{29}{3}$，反應(yīng)后氣體為CO₂ 、O₂或CO₂ 、CO，再計算平均相對分子質(zhì)量進行驗證解答．

解答 解：（1）混合氣體總質(zhì)量不變，充分反應(yīng)后恢復(fù)至原來的條件，測得氣體的密度變?yōu)樵瓉淼?\frac{4}{3}$，則反應(yīng)后的體積為原來的$\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}$倍，則反應(yīng)后氣體的相對分子質(zhì)量為4×$\frac{29}{3}$，
由（1）計算可知，若反應(yīng)后為CO₂ 、O₂混合氣體，二者物質(zhì)的量之比為4L：（4L-2L）=2：1，平均相對分子質(zhì)量為$\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．

點評 本題考查阿伏伽德羅定律及其推論、混合物有關(guān)計算，題目還涉及討論型過量計算，側(cè)重考查學生分析計算能力，難度中等．