Question

使一定量的磷化氢和氢气的混合气体，依次通过两支加热的硬质玻璃管，第1支玻璃管中装有铜屑，第2支玻璃管中装有氧化铜，第1支玻璃管中由于发生如下反应：2PH₃+Cu

△

Cu₃P₂（s）+3H₂，玻璃管中物质的质量增加4.96g，第2支玻璃管中物质的质量减少了5.76g．
（1）计算原混合气体中磷化氢和氢气的体积比．
（2）在标准状况下，原混合气体的密度是多少？

Answer 1

分析：（1）第1支试管中发生反应2PH₃+Cu

△

Cu₃P₂（s）+3H₂，由方程式可知固体增重的质量是磷元素质量．根据固体增重计算PH₃的物质的量，生成氢气的物质的量．
第2支试管中发生反应H₂+CuO

△  .

Cu+H₂O，由方程式可知固体减少的质量为氧化铜失去氧元素质量，失去的氧与氢气结合生成水．第2支试管中氢气包括原混合气体中氢气和第1支试管中生成的氢气．根据质量减少计算第2支试管中氢气物质的量，减去1支试管中生成的氢气即为原混合气体中氢气．
（2）根据（1）计算混合气体的平均摩尔质量，再利用ρ=

M

Vm

计算密度．

解答：解（1）2PH₃+3Cu→Cu₃P₂（s）+3H₂  增加的质量
      2mol                3mol     62g
     n（PH₃）             n（H₂）   4.96g
所以n（PH₃）=

4.96g

62g

×2mol=0.16mol．
    n（H₂）=

4.96g

62g

×3mol=0.24mol．
 H₂+CuO

△  .

Cu+H₂O   减少的质量
 1mol               16g
n′（H₂）           5.76g
所以 n′（H₂）=

5.76g

16g

×1mol=0.36mol．
所以原混合气体中气体的物质的量为0.36mol-0.24mol=0.12mol，
故原混合气体中磷化氢和氢气的体积比为0.16mol：0.12mol=4：3．
答：原混合气体中磷化氢和氢气的体积比 4：3
（2）原混合气体平均摩尔质量=

34g/mol×4mol+2g/mol×3mol

4mol+3mol

=

142

7

mol/L=20.3g/mol
在标准状况下，原混合气体的密度ρ=

142 7 g/mol

22.4L/mol

=0.91g/L
答：在标准状况下，原混合气体的密度0.91g/L．

点评：考查有关混合物的计算，根据方程式利用差量法计算，难度中等，注意第2支试管中氢气包括原混合气体中氢气和第1支试管中生成的氢气．