Question

20．某烧瓶（已抽成真空）及瓶塞质量为100.00g，此烧瓶充满O₂（标准状况下）后质量为101.60g（含瓶塞），则此烧瓶的容积为1.12L．若用此烧瓶用排空气法收集HCl气体，一段时间后，密封，称得烧瓶及瓶塞质量为101.75g．随机将其倒置于水槽中，如图所示，最终液面会上升至烧瓶总体积的$\frac{5}{6}$，烧瓶内溶液的物质的量浓度为$\frac{1}{22.4}$mol/L（不考虑溶质的扩散）．

Answer 1

分析 计算氧气的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算氧气物质的量，再根据V=nV_m计算氧气体积，烧瓶的容积等于氧气的体积；
用排空气法收集HCl，容器收集的气体物质的量等于氧气物质的量，计算平均相对分子质量，进而计算HCl、空气的体积之比，最终液面会上升体积HCl的体积，即溶液体积等于HCl体积，令溶液体积为1L，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算HCl的物质的量，根据c=$\frac{n}{V}$计算所得溶液浓度．

解答 解：容器内氧气的质量为101.60g-100.00g=1.60g，氧气物质的量为$\frac{1.60g}{32g/mol}$=0.05mol，则氧气体积为0.05mol×22.4L/mol=1.12L，即烧瓶的容积为1.12L；
用排空气法收集HCl，容器内气体物质的量为0.05mol，质量为101.75g-100.00g=1.75g，平均相对分子质量为$\frac{1.75}{0.05}$=35，设HCl、空气物质的量分别为xmol、ymol，则$\frac{36.5x+29y}{x+y}$=35，整理可得x：y=5：1，最终液面会上升体积HCl的体积，故最终液面会上升至烧瓶总体积的$\frac{5}{6}$，
所得溶液体积等于HCl体积，令溶液体积为1L，则HCl的物质的量$\frac{1L}{22.4L/mol}$=$\frac{1}{22.4}$mol，得溶液浓度为$\frac{\frac{1}{22.4}mol}{1L}$=$\frac{1}{22.4}$mol/L，
故答案为：1.12；$\frac{5}{6}$；$\frac{1}{22.4}$mol/L．

点评 本题考查物质的量有关计算，物质的量浓度计算关键是明确气体体积、溶液体积的关系，难度不大．