Question

19．在20℃时，在一刚性容器内部有一个不漏气且可滑动的活塞将容器分隔成左右两室．左室充入氮气，右室充入氢气与氧气的混合气体，活塞恰好停留在离左端的$\frac{1}{4}$处（如图左所示），然后引燃氢、氧混合气体，反应完毕后恢复至原来温度，活塞恰好停在中间（如图所示），如果忽略水蒸气体积，则反应前氢气与氧气的体积比可能是（　　）

• A． 3：4
• B． 4：5
• C． 6：2
• D． 2：7

Answer 1

分析 温度、压强相等，二者的体积之比等于物质的量之比；反应后恢复至原来的温度，活塞恰好停在中间（图b），说明反应后氮气和剩余气体的物质的量相等，据此分析解答．

解答 解：温度、压强相等，二者的体积之比等于物质的量之比，活塞恰好停留在离左端的$\frac{1}{4}$ 处（如图左所示），
假设氮气的物质的量为1mol，则氢气和氧气的物质的量之和为3mol；
反应后恢复至原来的温度，活塞恰好停在中间（如图右所示），说明反应后氮气和剩余气体的物质的量相等，所以剩余气体的物质的量为1mol，
2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O，
假设氢气完全反应，根据方程式知，氢气物质的量为：$\frac{3mol-1mol}{3}$×2=$\frac{4}{3}$mol，则氧气物质的量为：$\frac{5}{3}$mol，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以氢气和氧气体积之比=$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5；
假设氧气完全反应，根据方程式知，氧气的物质的量为：$\frac{3mol-1mol}{3}$=$\frac{2}{3}$mol，氢气的物质的量为：3mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{7}{3}$mol，
相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，所以氢气和氧气的体积之比=$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2，
故选B．

点评 本题考查阿伏伽德罗定律及其推论，明确相同条件下气体体积与物质的量的关系是解本题关键，注意平衡状态下左右两室的压强相等，题目难度不大．