Question

8．（1）在标准状况下，由CO和CO₂组成的混合气体为6.72L，质量为12g，此混合物中CO和CO₂物质的量之比是1：3，C和O原子个数比是4：7，混合气体的平均相对分子质量是40，密度是1.79g/L．
（2）含CuSO₄和H₂SO₄的混合溶液400mL，其中CuSO₄物质的量浓度为1mol/L，H₂SO₄物质的量浓度为0.5mol/L，若用此溶液配成0.2mol/L CuSO₄和2mol/L H₂SO₄的混合溶液．试求：
所得溶液的体积是2000毫升？需加入密度为1.84g/cm³，质量分数为98%的浓硫酸200毫升，另加水1400 毫升（不考虑溶液混合时体积的变化）

Answer 1

分析 （1）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算混合气体的总的物质的量，设CO的物质的量为x，CO₂的物质的量为y，根据质量之和与物质的量之和列式计算CO和CO₂的物质的量，根据分子式计算C、O原子物质的量，进而计算C、O原子数目之比；根据$\overline{M}$=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$计算平均摩尔质量，进而确定平均相对分子质量，根据ρ=$\frac{m}{V}$计算混合气体的密度；
（2）CuSO₄的物质的量不变，根据稀释定律，计算混合后溶液的体积；
结合混合后硫酸的浓度，根据n=cV计算混合后n（H₂SO₄），进而计算加入的硫酸的物质的量，密度为1.84g/cm³、质量分数为98%的浓硫酸的物质的量浓度为$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，再根据V=$\frac{n}{c}$计算需要加浓硫酸溶液的体积，进而计算加入水的体积．

解答 解：标准状况下，混合气体的物质的量为：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，
设CO的物质的量为x，CO₂的物质的量为y，则：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.3}\\{28x+44y=12}\end{array}\right.$
解得：x=0.075mol，y=0.225mol，
此混合物中CO和CO₂物质的量之比=0.075mol：0.225mol=1：3；
C和O原子个数比=（0.075mol+0.225mol）：（0.075mol+0.225mol×2）=4：7；
混合气体的平均摩尔质量=$\frac{12g}{0.3mol}$=40g/mol，故平均相对分子质量是40；
混合气体的密度=$\frac{12g}{6.72L}$=1.79 g/L，
故答案为：1：3；4：7；40；1.79；
（2）CuSO₄的物质的量不变，根据稀释定律，令混合后溶液的体积为V，则：
400mL×1mol/L=V×0.2mol/L，解得V=2000mL，
混合后溶液中n（H₂SO₄）=2L×2mol/L=4mol，
故加入的硫酸的物质的量为：4mol-0.4L×0.5mol/L=3.8mol，
密度为1.84g/cm³、质量分数为98%的浓硫酸的物质的量浓度为$\frac{1000×1.84×98%}{98}$mol/L=18.4mol/L，
需要加入浓硫酸的体积为$\frac{3.8mol}{18.4mol/L}$=0.2L=200mL，
则需要加入水的体积为2000mL-400mL-200mL=1400mL，
故答案为：2000；200；1400．

点评 本题考查混合物计算、物质的量有关计算，（2）中根据硫酸铜的物质的量不变计算混合后溶液的体积是关键，难度中等．