Question

5．在一密閉容器中混有CO₂、CO、H₂三種氣體，其平均式量為26.25，投入足量的Na₂O₂（體積不計）不斷用電火花引燃至反應停止，恢復到原溫度時，容器內的壓強為原來的25%，則混合氣體中CO的體積分數為（　�。�

• A． 20%
• B． 12.5%
• C． 17.5%
• D． 25%

Answer 1

分析 Na₂O₂與CO₂反應：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，CO與H₂在氧氣中完全燃燒，生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再與Na₂O₂反應：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳與二氧化碳物質的量相等，Na₂O₂與CO₂反應：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，質量增重△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知反應后固體質量增加量為CO的質量；2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水與氫氣物質的量相等，Na₂O₂與H₂O反應：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，質量增重△m=2H₂O-O₂=2H₂，可知反應后固體增加的質量為氫氣質量，相當于是H₂、CO與過氧化鈉直接發(fā)生化合反應，恢復到原溫度，容器內的壓強為原來的$\frac{1}{4}$，剩余氣體只能為O₂，不可能為H₂或CO，設反應后生成氧氣的物質的量為n，則反應前氣體總物質的量為4n，根據反應2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂可知二氧化碳的物質的量為2n，再設出CO、氫氣的物質的量，然后結合平均式量列式計算．

解答 解：Na₂O₂與CO₂反應方程式為：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，
CO與H₂在氧氣中完全燃燒生成CO₂和H₂O，生成的CO₂和H₂O再與Na₂O₂反應：2CO+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂，一氧化碳與二氧化碳物質的量相等，Na₂O₂與CO₂反應：2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂，質量增重△m=2Na₂CO₃-2Na₂O₂=2CO，可知反應后固體質量增加量為CO的質量，說明CO完全轉化成固體；
氫氣燃燒反應為：2H₂+O₂ $\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，生成的水與氫氣物質的量相等，Na₂O₂與H₂O反應：2H₂O+2Na₂O₂=4NaOH+O₂，質量增重△m=2H₂O-O₂=2H₂，可知反應后固體增加的質量為氫氣質量，氫氣在反應后完全轉化成固體；
混合氣體中的H₂、CO與過氧化鈉直接發(fā)生化合反應轉化成固體，恢復到原溫度容器內的壓強為原來的$\frac{1}{4}$，則剩余氣體只能為O₂，設反應后生成氧氣的物質的量為n，
則反應前氣體總物質的量為4n，根據反應2CO₂+2Na₂O₂=2Na₂CO₃+O₂可知二氧化碳的物質的量為2n，
設原混合氣體中H₂、CO的物質的量分別為x、y，原混合氣體中CO₂、CO、H₂三種氣體的平均式量為26.25，則①$\frac{44×2n+2x+28y}{2n+x+y}$=26.25，CO和氫氣的總物質的量為：②x+y=4n-2n=2n，聯(lián)立①②解得：$\left\{\begin{array}{l}{x=1.5n}\\{y=0.5n}\end{array}\right.$，
所以原混合氣體中CO的體積分數為：$\frac{0.5n}{4n}$×100%=12.5%，
故選B．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質為解答關鍵，注意掌握平均式量的含義及計算方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．