Question

15．密闭容器中自由移动的活塞两边分别充入空气和H₂、O₂的混合气体，开始体积比为1：3，若将H₂、O₂的混合气体点燃引爆，恢复到原来温度（水为液态），活塞右滑停留于容器的正中央，则原来H₂、O₂的体积比可能为（　　）

• A． 1：2
• B． 3：2
• C． 5：2
• D． 7：2

Answer 1

分析 反应前左右压强都相等，气体的物质的量之比等于体积之比，令空气的物质的量为1mol，则氢气、氧气的混合气体为3mol．反应后恢复至原来的温度，活塞正好停留在容器的中间．说明反应后左右气体的物质的量相等，右室中剩余气体为1mol，剩余的气体可能为氢气，也可能为氧气，据此讨论计算．

解答 解：反应前左右压强都相等，气体的物质的量之比等于体积之比，令空气的物质的量为1mol，则氢气、氧气的混合气体为3mol．反应后恢复至原来的温度，活塞正好停留在容器的中间．说明反应后左右气体的物质的量相等，右室中剩余气体为1mol，
若剩余的气体为氢气，参加反应气体共2mol，由2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O可知，氧气为2mol×$\frac{1}{3}$=$\frac{2}{3}$mol，故氢气为3mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{7}{3}$mol，故H₂、O₂的体积比为$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2；
若剩余的气体为氧气，参加反应气体共2mol，由2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O可知，氢气为2mol×$\frac{2}{3}$=$\frac{4}{3}$mol，故氧气为3mol-$\frac{4}{3}$mol=$\frac{5}{3}$mol，故H₂、O₂的体积比为$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5，
故选D．

点评 本题考查化学方程式的有关计算，侧重考查学生分析计算能力，明确左右室的气体的物质的量关系是解答本题的关键，注意：该反应中可能是氧气过量也可能是氢气过量，题目难度不大．