Question

2．如图所示装置，密闭容器内分别充入空气和H₂、O₂的混合气体在可移动的活塞两边，在标准状况下若将H₂、O₂的混合气体点燃引爆，活塞先左弹，恢复原温度后，活塞右滑停留于容器的中央A处，则原来H₂、O₂的体积比最接近于7：2 或4：5；此比例的H₂和O₂混合气体的平均摩尔质量为8.67g/mol或18.67g/mol．

Answer 1

分析 反应前，左右两室的体积之比为1：3，则左右两室中气体物质的量之比为1：3，反应后，活塞处于中央，两室体积相等，则两室中气体的物质的量相等，令空气的物质的量为1mol，设H₂、O₂的物质的量分别为xmol、ymol，讨论氢气或氧气过量计算解答，相等的状况下，气体的体积之比等于物质的量之比，H₂和O₂混合气体的平均摩尔质量M=$\frac{m}{n}$．

解答 解：令空气的物质的量为1mol，反应前，左右两室的体积之比为1：3，反应前右室的物质的量为3mol，反应后，活塞处于中央，两室体积相等，则两室中气体的物质的量相等，反应后右室气体物质的量为1mol，发生反应2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，
设H₂、O₂的物质的量分别为xmol、ymol，
若氢气过量，则：x-2y=1，x+y=3，解得x：y=7：2，
若氧气过量，则：y-0.5x=1，x+y=3，解得x：y=4：5，
原来H₂、O₂的体积比最接近于7：2 或4：5；
在相等的状况下，气体的体积之比等于物质的量之比，根据m=$\frac{m}{n}$，得到H₂、O₂的体积比最接近于7：2 时，H₂和O₂混合气体的平均摩尔质量M=$\frac{7×2+2×32}{9}$g/mol=8.67 g/mol；H₂、O₂的体积比最接近于4：5时，H₂和O₂混合气体的平均摩尔质量M=$\frac{2×4+5×32}{9}$g/mol=18.67 g/mol，
故答案为：7：2 或4：5； 8.67 g/mol或18.67 g/mol．

点评 本题考查混合物计算，注意左室中气体物质的量不变，根据体积变化判断右室反应前后气体物质的量，再利用赋值法与讨论法计算，难度中等．