Question

Cl₂和NO₂在室温下可以化合成一种新的气态化合物C，为了测定C的分子组成，进行以下实验：取总体积为5 L的混合气体，测定反应后气体总体积V随着Cl₂在混合气体中所占体积分数的变化而发生变化的规律。实验测知当Cl₂所占体积分数(x)为20％或60％时，反应后的气体总体积均为4 L。

(1)写出反应的化学方程式：________________________________________________。

(2)讨论当x取不同值时，反应后气体总体积V随x变化的函数关系。

Answer 1

(1)A的化学式为NClO₂，发生反应的化学方程式为Cl₂+2NO₂====2NClO₂

(2)当x≤1/3时，V＝(5-5x)  L；当x＞1/3时，V＝2.5(x+1)  L

解析：本题的主要知识点是阿伏加德罗定律、质量守恒定律、过量计算的综合应用。由题意：5 L·20%=1 L的Cl₂和5 L·（1-20%）=4 L的NO₂反应或5 L·60%=3 L的Cl₂和5 L-3 L=2 L的NO₂反应，最后均得4 L的气体，可推出：1 L Cl₂和2 L的NO₂正好反应，生成2 L的气态新物质，再由阿伏加德罗定律，可知反应Cl₂、NO₂、新物质的物质的量比例为

1∶2∶2，然后利用质量守恒定律，写出方程式：Cl₂+2NO₂====2NClO₂。由所得方程式进行讨论型过量计算，当V(Cl₂）∶V(NO₂）=1∶2=5/3 L∶ 10/3 L时，即x=1/3，二者正好反应，生成NClO₂气体为V=10/3 L；当x＞1/3时，Cl₂过量，

Cl₂     +  2NO₂ ====2NClO₂     ΔV

1 L           2 L               2 L        1 L

(5-5x) L (5-5x)/2 L

V＝5 L- (5-5x)/2 L＝2.5(x+1) L；

同理x≤1/3时，得V＝(5-5x) L。