Question

Cl₂和NO₂在室溫下可以化合成一種新的氣態化合物C，為了測定C的分子組成，進行以下實驗：取總體積為5 L的混合氣體，測定反應后氣體總體積V隨著Cl₂在混合氣體中所占體積分數的變化而發生變化的規律。實驗測知當Cl₂所占體積分數(x)為20％或60％時，反應后的氣體總體積均為4 L。

(1)寫出反應的化學方程式：________________________________________________。

(2)討論當x取不同值時，反應后氣體總體積V隨x變化的函數關系。

Answer 1

(1)A的化學式為NClO₂，發生反應的化學方程式為Cl₂+2NO₂====2NClO₂

(2)當x≤1/3時，V＝(5-5x)  L；當x＞1/3時，V＝2.5(x+1)  L

解析：本題的主要知識點是阿伏加德羅定律、質量守恒定律、過量計算的綜合應用。由題意：5 L·20%=1 L的Cl₂和5 L·（1-20%）=4 L的NO₂反應或5 L·60%=3 L的Cl₂和5 L-3 L=2 L的NO₂反應，最后均得4 L的氣體，可推出：1 L Cl₂和2 L的NO₂正好反應，生成2 L的氣態新物質，再由阿伏加德羅定律，可知反應Cl₂、NO₂、新物質的物質的量比例為

1∶2∶2，然后利用質量守恒定律，寫出方程式：Cl₂+2NO₂====2NClO₂。由所得方程式進行討論型過量計算，當V(Cl₂）∶V(NO₂）=1∶2=5/3 L∶ 10/3 L時，即x=1/3，二者正好反應，生成NClO₂氣體為V=10/3 L；當x＞1/3時，Cl₂過量，

Cl₂     +  2NO₂ ====2NClO₂     ΔV

1 L           2 L               2 L        1 L

(5-5x) L (5-5x)/2 L

V＝5 L- (5-5x)/2 L＝2.5(x+1) L；

同理x≤1/3時，得V＝(5-5x) L。