Question

19．（1）发射卫星的火箭推进器中大多使用的燃料是偏二甲肼，其化学式为 C₂H₈N₂．试计算：
①偏二甲肼的摩尔质量是60g/mol；480g偏二甲肼的物质的量为8mol．
②偏二甲肼中碳原子与氮原子的个数之比是1：1，物质的量之比是1：1；若偏二甲肼中含有的氢原子数目为14N_A，偏二甲肼的质量为105g．
（2）在同温同压下：
①相同体积的CH₄、O₂、O₃三种气体的质量之比为1：2：3，物质的量之比是1：1：1；
②相同质量的三种气体的体积之比为3：2：1，物质的量之比是3：2：1；
③在标准状况下，氢气与氧气的密度之比为1：16；
④在标准状况下，5.7gO₂和O₃所占的体积为3.36L，该混合气体的平均相对分子质量为38；O₂占混合气体的质量分数为31.6%．

Answer 1

分析 （1）①摩尔质量以g/mol为单位，数值上等于其相对分子质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算480g偏二甲肼的物质的量；
②根据化学式确定偏二甲肼中碳原子与氮原子的个数之比、物质的量之比；1molC₂H₈N₂含8molH原子，故当偏二甲肼中含有的氢原子数目为14N_A时，偏二甲肼的物质的量为1.75mol，据此求出其质量m=nM；
（2）①同温同压下，相同体积的任何气体的物质的量相同，故质量之比等于摩尔质量之比；
②在同温同压下，相同质量的气体的体积之比与摩尔质量成反比，体积之比等于物质的量之比；
③在相同状态下，气体的密度之比等于摩尔质量之比；
④根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算混合气体总物质的量，根据M=$\frac{m}{n}$计算混合气体的平均摩尔质量，令O₂和O₃的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总物质的量、总质量列方程计算．

解答 解：（1）①C₂H₈N₂的相对分子质量为60，故其摩尔质量为60g/mol，480g偏二甲肼的物质的量为$\frac{480g}{60g/mol}$=8mol，故答案为：60g/mol；8mol；
②根据偏二甲肼化学式C₂H₈N₂，可知碳原子与氮原子的个数之比2：2=1：1、C、N原子物质的量之比为1：1；1molC₂H₈N₂含8molH原子，故当偏二甲肼中含有的氢原子数目为14N_A时，偏二甲肼的物质的量为1.75mol，质量m=nM=1.75mol×60g/mol=105g，故答案为：1：1，1：1，105；
（2）①同温同压下，相同体积的任何气体的物质的量相同，即在同温同压下相同体积的CH₄、O₂、O₃三种气体的物质的量之比为1：1：1，质量之比等于摩尔质量之比，故质量之比为16：32：48=1：2：3，故答案为：1：2；3，1：1：1；
②在同温同压下，相同质量的气体的体积之比与摩尔质量成反比，故相同质量CH₄、O₂、O₃三种气体的体积之比等于3：2：1，而体积之比等于物质的量之比，故物质的量之比也为3：2：1，故答案为：3：2：1；3：2：1；
③在相同状态下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，故氢气和氧气的密度之比等于2：32=1；16，故答案为：1：16；
④混合气体的总物质的量n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，故平均相对分子质量即平均摩尔质量M=$\frac{m}{n}$=$\frac{5.7g}{0.15mol}$=38g/mol，令O₂和O₃的物质的量分别为xmol、ymol，根据物质的量共有0.15mol，则得：x+y=0.15mol ①；
根据质量共为5.7g，可有：32x+48y=5.7g  ②；
解①②两式可得：x=0.05625mol
则氧气的质量m=nM=0.05625mol×32g/mol=1.8g，故氧气在混合气体中的质量分数=$\frac{1.8g}{5.7g}×100%$=31.6%
故答案为：38；31.6%．

点评 本题考查了阿伏伽德罗定律和常用化学计量的有关计算，侧重对基础知识的考查，注意对公式的理解与灵活运用．