Question

5．在20℃时一刚性容器内部有一不漏气且可滑动的活塞将容器分隔成左、右室两室．左室充入N₂，右室充入H₂和O₂，活塞正好停留离左端$\frac{1}{5}$处（如图a）然后点燃引爆H₂和O₂混合器，活塞先左弹（设容器不漏气），恢复至原来温度，活塞恰好停在中间（如图b），水蒸气的体积可忽略，则反应前H₂和O₂的体积比可能是（　　）

• A． 3：1
• B． 1：3
• C． 2：1
• D． 7：1

Answer 1

分析 左右压强相等，气体的物质的量之比等于体积之比，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，根据方程式计算．

解答 解：设氮气的物质的量为1mol，
左室充入N₂，右室充入H₂和O₂，活塞正好使N₂占容器体积的$\frac{1}{5}$，
左右压强相等，气体的物质的量之比等于体积之比，
则H₂和O₂的物质的量为4mol，
点燃H₂和O₂的混合气体，反应方程式为2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，
反应后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，
右室中气体的物质的量为1mol，
则反应的H₂和O₂共为3mol，如果剩余是氢气，其中n（H₂）=3mol，n（O₂）=1mol，其体积之比为3：1；
如果剩余气体是氧气，则原气体中n（H₂）=2mol，n（O₂）=2mol，二者的物质的量之比为1：1，
故选A．

点评 本题考查物质的量的计算，题目难度中等，明确气体体积与物质的量的关系是解本题关键，注意平衡状态时两边容器内压强相等，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．