Question

17．在一密闭气缸中，用一不漏气的滑动活塞隔开，常温时，左边充入$\frac{1}{4}$体积的N₂，右边充入$\frac{3}{4}$体积的H₂和O₂的混合气．若右边气体点燃，反应后恢复到原温度，活塞停留在气缸正中，则原来混合气体中H₂和O₂的体积比是7：2或4：5（写出计算过程）

Answer 1

分析 容器中左右两室压强、温度相同，气体摩尔体积相等，气体的物质的量之比等于其体积之比，开始时左右两室气体体积之比为$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$=3：1，其物质的量之比为3：1，假设氢气和氧气的物质的量为3mol，氮气的物质的量为1mol；氢气和氧气反应后恢复到原温，活塞停留在中间，其物质的量之比为1：1，氮气的物质的量不变，为1mol，左室剩余气体物质的量为1mol，剩余气体可能是氢气、也可能是氧气，据此分析解答．

解答 解：容器中左右两室压强、温度相同，气体摩尔体积相等，气体的物质的量之比等于其体积之比，开始时左右两室气体体积之比为$\frac{3}{4}$：$\frac{1}{4}$=3：1，其物质的量之比为3：1，假设氢气和氧气的物质的量为3mol，氮气的物质的量为1mol；氢气和氧气反应后恢复到原温，活塞停留在中间，其物质的量之比为1：1，氮气的物质的量不变，为1mol，左室剩余气体物质的量为1mol，剩余气体可能是氢气、也可能是氧气，
假设剩余气体是氢气，根据2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O知，参加反应的氧气物质的量=$\frac{3mol-1mol}{3}$=$\frac{2}{3}$mol，氢气物质的量为$\frac{7}{3}$mol，二者体积之比=$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2；
假设剩余气体是氧气，根据2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O知，参加反应的氢气物质的量=$\frac{3mol-1mol}{3}$×2=$\frac{4}{3}$mol，氧气的物质的量为$\frac{5}{3}$mol，则氢气和氧气体积之比=$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5，
故答案为：7：2或4：5．

点评 本题考查化学方程式的计算，侧重考查分析计算能力，明确左右两室体积之比等于其物质的量之比是解本题关键，再利用氢气和氧气反应关系进行计算，题目难度中等．