Question

【題目】室溫下，某容積固定的密閉容器由可移動的活塞隔成A、B兩室，分別向A、B兩室充入H2、O2的混合氣體和1 mol空氣，此時活塞的位置如圖所示。

(1)A室混合氣體的物質的量為________，標況下體積為________。

(2)實驗測得A室混合氣體的質量為34 g，則該混合氣體的密度是同溫同壓條件下氦氣密度的________倍。若將A室H2、O2的混合氣體點燃引爆，恢復原溫度后，最終活塞停留的位置在________刻度，容器內氣體壓強與反應前氣體壓強之比為________。

Answer 1

【答案】2mol 44.8L 4.25 2 1：2

【解析】

(1)同溫同壓下，氣體的物質的量之比等于其氣體之比；根據n=計算氣體體積；

(2)計算A室中混合氣體的平均摩爾質量，同溫同壓下氣體的密度之比等于其摩爾質量之比；根據總質量、總物質的量列方程計算氫氣與氧氣物質的量，根據方程式計算反應后剩余氣體物質的量，恢復原溫度后最終兩室中壓強相等，體積之比等于其物質的量之比，可以確定活塞停留的位置；B室中空氣物質的量不變、溫度不變，反應前后壓強之比與反應前后體積成反比。

(1)A、B兩室壓強與溫度相同，氣體的物質的量之比等于其氣體之比，則A室中氣體物質的量為1mol×=2mol，則其在標準狀況下體積為V=n·Vm=2mol×22.4L/mol=44.8L；

(2)A室中混合氣體的平均摩爾質量為M==17g/mol，同溫同壓下氣體的密度之比等于其摩爾質量之比，所以該混合氣體的密度是同溫同壓條件下氦氣密度的D==4.25倍；

設A室中氫氣物質的量為xmol、氧氣物質的量為ymol，則：x+y=2，2x+32y=34，解得x=1、y=1，根據反應方程式2H2+O22H2O中二者反應的物質的量關系可知O2過量，反應后剩余O2的物質的量是0.5mol，恢復原溫度后最終兩室中壓強相等，體積之比等于其物質的量之比，所以A、B兩室的體積之比為0.5mol：1mol=1：2，則活塞停留在2刻度處；

A室中空氣物質的量不變、溫度不變，反應前后壓強之比與反應前后體積成反比，則容器內氣體壓強與反應前氣體壓強之比為2：4=1：2。