Question

16．臭氧比氧氣有更強(qiáng)的氧化性．實(shí)驗(yàn)室可將O₂通過高壓放電管來制取O₃：3O₂$\stackrel{放電}{→}$2O₃．
（1）若在上述反應(yīng)中有50%的O₂轉(zhuǎn)化為O₃，所得混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為38.4．（保留1位小數(shù)）
（2）將10L氧氣通過放電管后，恢復(fù)原狀況，得到氣體7.8L，其中O₃為4.4L．
（3）實(shí)驗(yàn)室將O₂和O₃的混合氣體0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通過盛有20.0g銅粉的反應(yīng)器充分加熱后．粉末的質(zhì)量變?yōu)?1.6g，則原混合氣體中O₃的體積分?jǐn)?shù)為多少？

Answer 1

分析 （1）設(shè)原有O₂ 為1 mol，計(jì)算轉(zhuǎn)化的氧氣與生成的臭氧的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算剩余的氧氣的物質(zhì)的量，根據(jù)平均摩爾質(zhì)量計(jì)算；
（2）根據(jù)差量法計(jì)算臭氧的體積；
（3）根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$混合氣體的物質(zhì)的量，銅粉增加的質(zhì)量為O原子的質(zhì)量，根據(jù)原子守恒計(jì)算．

解答 解：（1）設(shè)原有O₂ 1 mol，發(fā)生反應(yīng)的O₂為1 mol×50%=0.5 mol．
由反應(yīng)3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃知：生成的O₃為0.5mol×$\frac{2}{3}$，故反應(yīng)后所得氣體為$\frac{1}{3}$ mol O₃和O₂為（1-0.5）mol=0.5 mol，
故$\overline{M}$=$\frac{0.5mol×32g/mol+\frac{1}{3}mol×48g/mol}{0.5mol+\frac{1}{3}mol}$=38.4 g/mol，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為38.4；
故答案為：38.4；
（2）3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃ △V
                       2                1
                   V（O₃）     （10-7.8）L
所以V（O₃）=2×（10-7.8）L=4.4L，
故答案為：4.4；
（3）n（混合氣體）=$\frac{0.896}{22.4}$=0.04mol；
設(shè)臭氧的體積分?jǐn)?shù)為a，根據(jù)氧原子守恒
0.04mol×a×3+0.04mol×（1-a）×2=$\frac{21.6-20}{16}$mol
解得a=0.5
答：原混合氣體中O₃的體積分?jǐn)?shù)為0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生根據(jù)方程式的計(jì)算，題目難度中等，注意（2）中利用差量法進(jìn)行計(jì)算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算，較常規(guī)方法討論簡(jiǎn)單，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力．