Question

16．已知温度一定，体积不变的密闭容器中，气体的压强与气体分子数成正比．将一小块W克的焦炭和M克氧气同时放入一装有压强表的容器中，压强表的读数为P₀．在一定条件下使焦炭与氧气充分反应后，恢复到原来的温度，压强表的读数为P₁．
（1）如果P₀＜P₁，则焦炭质量应该满足关系式是W＞$\frac{3M}{8}$
（2）如果 P₀=P₁，则W应满足的关系式是0＜W≤$\frac{3W}{8}$
（3）如果P₁是P₀的n倍，则W=$\frac{3MN}{8}$ 克，n 的取值范围是1≤n≤2．

Answer 1

分析 根据在相同温度和相同体积的条件下，气体压强与气体分子数目成正比关系，可判断反应前后气体的分子数目的改变；根据碳在氧气中充分燃烧与不充分燃烧的规律，此时碳应充分燃烧全部生成一氧化碳或二氧化碳，其中氧气足量或过量；根据碳在氧气中完全燃烧的化学方程式，由反应中碳与所消耗氧气的质量关系，判断密闭容器中wg碳和ng氧气的关系．

解答 解：根据题意，反应前后分子数目不变，由C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂与2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO，可判断碳在氧气中充分燃烧生成二氧化碳，分子数目变大则只生成一氧化碳或一氧化碳二氧化碳共存．
假设Wg碳和Mg氧气恰好完全反应生成二氧化碳，则
 C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$CO₂
12 32
Wg Mg
$\frac{12}{32}$=$\frac{Wg}{Mg}$
W=$\frac{3M}{8}$
假设Wg碳和Mg氧气恰好完全反应生成一氧化碳，则
   2C+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO
   24 32
   Wg Mg
  $\frac{24}{32}$=$\frac{Wg}{Mg}$
   W=$\frac{3M}{4}$
（1）如果p₀＜p₁，则生成的气体分子数变多，可以是只生成一氧化碳，也可是即生成二氧化碳由生成一氧化碳，则 $\frac{3M}{8}$＜w；
（2）如果p₀=p₁，此时只发生生成二氧化碳的反应，若容器中氧气有剩余，反应前后分子数目也不变，反应前后压强也相同，因此，容器中碳的质量满足：0＜W≤$\frac{3W}{8}$；
（3）如果p₁是p₀的n倍，则W=$\frac{3MN}{8}$，n的取值范围是：1≤n≤2．
故答案为：（1）$\frac{3M}{8}$；（2）0＜W≤$\frac{3W}{8}$；（3）$\frac{3MN}{8}$；1≤n≤2．

点评 根据碳在氧气中完全燃烧与不完全燃烧前后气体的分子个数关系，判断该题中所发生反应为完全燃烧生成二氧化碳，是解决问题的关键．