Question

 (1)在同温、同压下，实验测得CO、N₂和O₂三种气体的混合气体的密度是H₂的14.5倍，其中O₂的质量分数为________。若其中CO和N₂的物质的量之比为1∶1，则混合气体中氧元素的质量分数为________。

(2)相同条件下，某Cl₂与O₂混合气体100 mL恰好与150 mL H₂化合生成HCl和H₂O，则混合气体中Cl₂与O₂的体积比为________，混合气体的平均相对分子质量为________。

Answer 1

解析　(1)三种气体的平均相对分子质量为14.5×2＝29，因CO与N₂的相对分子质量相同，求算平均相对分子质量时可一并考虑，设O₂的物质的量分数为x，则CO和N₂的物质的量分数为(1－x)，因此有：32x＋28(1－x)＝29，解得x＝0.25。O₂的质量分数为×100%＝27.6%。

若CO和N₂的物质的量之比为1∶1，设混合气体为1 mol，则混合气体中氧元素的物质的量为：0.25 mol×2＋(0.75 mol÷2)×1＝0.875 mol，氧元素的质量分数为×100%＝48.3%。

(2)设Cl₂的体积为x mL，则O₂的体积为(100－x) mL。

根据反应H₂＋Cl₂2HCl、2H₂＋O₂2H₂O知，反应中消耗的H₂为：x mL＋2(100－x) mL＝150 mL，解得x＝50 mL。因此n(Cl₂)∶n(O₂)＝1∶1。体积百分含量各占50%。混合气体的相对分子质量为：71×50%＋32×50%＝51.5。

答案　(1)27.6%　48.3%　(2)1∶1　51.5