Question

2．如圖所示裝置，密閉容器內(nèi)分別充入空氣和H₂、O₂的混合氣體在可移動的活塞兩邊，在標準狀況下若將H₂、O₂的混合氣體點燃引爆，活塞先左彈，恢復原溫度后，活塞右滑停留于容器的中央A處，則原來H₂、O₂的體積比最接近于7：2 或4：5；此比例的H₂和O₂混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為8.67g/mol或18.67g/mol．

Answer 1

分析 反應前，左右兩室的體積之比為1：3，則左右兩室中氣體物質(zhì)的量之比為1：3，反應后，活塞處于中央，兩室體積相等，則兩室中氣體的物質(zhì)的量相等，令空氣的物質(zhì)的量為1mol，設H₂、O₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，討論氫氣或氧氣過量計算解答，相等的狀況下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，H₂和O₂混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M=$\frac{m}{n}$．

解答 解：令空氣的物質(zhì)的量為1mol，反應前，左右兩室的體積之比為1：3，反應前右室的物質(zhì)的量為3mol，反應后，活塞處于中央，兩室體積相等，則兩室中氣體的物質(zhì)的量相等，反應后右室氣體物質(zhì)的量為1mol，發(fā)生反應2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，
設H₂、O₂的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，
若氫氣過量，則：x-2y=1，x+y=3，解得x：y=7：2，
若氧氣過量，則：y-0.5x=1，x+y=3，解得x：y=4：5，
原來H₂、O₂的體積比最接近于7：2 或4：5；
在相等的狀況下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，根據(jù)m=$\frac{m}{n}$，得到H₂、O₂的體積比最接近于7：2 時，H₂和O₂混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M=$\frac{7×2+2×32}{9}$g/mol=8.67 g/mol；H₂、O₂的體積比最接近于4：5時，H₂和O₂混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M=$\frac{2×4+5×32}{9}$g/mol=18.67 g/mol，
故答案為：7：2 或4：5； 8.67 g/mol或18.67 g/mol．

點評 本題考查混合物計算，注意左室中氣體物質(zhì)的量不變，根據(jù)體積變化判斷右室反應前后氣體物質(zhì)的量，再利用賦值法與討論法計算，難度中等．