Question

18．在标准状况下，36.5g氢气和氯气的混合气体的体积为22.4L．
（1）计算混合气体中含有氯气的物质的量是多少？
（2）施加一定条件，使混合气体充分反应，然后将反应后的气体通入80g H₂O中，所得溶液的密度为1.16g•cm^-3，则所得溶液的物质的量浓度是多少？
（3）取上述所得溶液50mL．向该溶液中逐滴加人1mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，并不断搅拌使之充分反应，求最多可生成的气体在标准状况下的体积（假设生成的CO₂气体全部排出）．

Answer 1

分析 （1）设n molH₂和m molCl₂，根据气体物质的量的关系和质量关系列方程组解题；
（2）充分反应 H₂+Cl₂=2HCl，因为反应当量正好，所以恰好生成0.5×2=1mol的HCl，气体通入80gH₂O，溶液总质量为80+36.5=116.5g，然后根据V=$\frac{m}{ρ}$，再结合c=$\frac{n}{V}$计算求解；
（3）向该溶液中逐滴加人1mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，所以发生反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，然后根据反应方程，求出二氧化碳的物质的量，最后根据公式V=nV_m计算求解．

解答 解：（1）设n molH₂和m molCl₂，$\left\{\begin{array}{l}{n+m=\frac{22.4}{22.4}}\\{2n+71m=36.5}\end{array}\right.$解之得：$\left\{\begin{array}{l}{n=0.5}\\{m=0.5}\end{array}\right.$，所以氯气物质的量为0.5mol，答：混合气体中含有氯气的物质的量是0.5mol；
（2）充分反应 H₂+Cl₂=2HCl，因为反应当量正好，所以恰好生成0.5×2=1mol的HCl．
气体通入80gH₂O，溶液总质量为80+36.5=116.5g（质量守恒），溶液的密度为1.16g•cm^-3，所以溶液体积为$\frac{116.5g}{1.16g•c{m}^{-3}}$=100mL=0.1L，
因此所得溶液的物质的量浓度为$\frac{1mol}{0.1L}$=10mol/L，答：所得溶液的物质的量浓度是10mol/L；
（3）50mL上述溶液含HCl的物质的量为：10×$\frac{50}{1000}$=0.5mol，因为是逐滴加入Na₂CO₃，所以一直是HCl过量，反应生成NaCl和CO₂及水，反应方程式为：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，所以生成CO₂的物质的量=$\frac{0.5}{2}×1$mol=0.25mol，所以CO₂体积（标况下）=22.4L/mol×0.25mol=5.6L，答：最多可生成的气体在标准状况下的体积为5.6L．

点评 本题考查化学方程式的有关计算，为高频考点，侧重于学生的分析与计算能力的考查，难度中等，（2）中计算溶液的体积是关键．