Question

9．若用N_A表示阿伏加德羅常數，請按要求完成以下空格．
（1）100mL質量分數為20%，密度為1.71g/mL的Al₂（SO₄）₃溶液中含SO₄^2-的數目為0.3N_A，含Al³⁺的物質的量為0.2mol，倒出80mL后剩余溶液中c（Al³⁺）=2mol/L，若再加水稀釋至溶液為100mL，則此時c（SO₄^2-）=2.4mol/L．
（2）3mol O₂與2mol O₃質量之比為1：1，分子個數之比為3：2，原子個數之比1：1，它們在同溫同壓下的體積比是3：2．若將它們混合，則混合氣體的平均摩爾質量為38.4g/mol，混合氣體的密度與氫氣的相對密度為19.2．
（3）1.01×10⁵Pa、0℃時氣態單質X_n的密度為d g/L，則X的相對原子質量為$\frac{22.4d}{n}$．

Answer 1

分析 （1）求出100mL質量分數為20%，密度為1.71g/mL的Al₂（SO₄）₃溶液中Al₂（SO₄）₃的質量，繼而能求出物質的量，然后根據1molAl₂（SO₄）₃中含3molSO₄^2-來計算SO₄^2-、Al³⁺的物質的量和個數；溶液是均一穩定的，和所取的溶液的體積無關；根據稀釋前后溶質的物質的量不變來分析．
（2）氧氣和臭氧均由氧原子構成；分子個數之比等于物質的量之比；在同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質的量之比；混合氣體的平均摩爾質量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{總}}{{n}_{總}}$；氣體的密度之比等于相對分子質量之比；
（3）1.01×10⁵Pa，273K時，氣體摩爾體積是22.4L/mol，根據M=ρV_m計算該氣體的摩爾質量，據此計算X的相對原子質量．

解答 解：（1）100mL質量分數為20%，密度為1.71g/mL的Al₂（SO₄）₃溶液中Al₂（SO₄）₃的質量m=100mL×1.71g/mL×20%=34.2g，故Al₂（SO₄）₃的物質的量n=$\frac{34.2g}{342g/mol}$=0.1mol，而1molAl₂（SO₄）₃中含3molSO₄^2-和2molAl³⁺，故0.1molAl₂（SO₄）₃中含0.3molSO₄^2-和0.2molAl³⁺，即含0.3N_A個SO₄^2-離子；由于溶液是均一穩定的，和所取的溶液的體積無關，故80mL溶液中c（Al³⁺）=$\frac{0.2mol}{0.1L}$=2mol/L；設稀釋至100mL后硫酸根的濃度變為xmol/L，根據稀釋前后溶質的物質的量不變可知：3mol/L×80mL=xmol/L×100mL．解得x=2.4mol/L．故答案為：0.3N_A；0.2mol；2mol/L；2.4mol/L；
（2）氧氣和臭氧均由氧原子構成，3mol O₂與2mol O₃中均含6mol氧原子，故原子個數之比為1：1，則質量之比為1：1；分子個數之比等于物質的量之比，由于物質的量之比為3：2，故分子個數之比為3；2；在同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質的量之比，故體積之比為3：2；混合氣體的平均摩爾質量$\overline{M}$=$\frac{{m}_{總}}{{n}_{總}}$=$\frac{32g/mol×3mol+48g/mol×2mol}{5mol}$=38.4g/mol；由于氣體的密度之比等于相對分子質量之比，故混合氣體的密度與氫氣的相對密度為38.4：2=19.2，
故答案為：1：1；3：2；1：1；3：2；38.4g/mol；19.2；
（3）在273K時，氣體摩爾體積是22.4L/mol，即V_m=22.4 L•mol^-1，X_n的相對分子質量為22.4d，X的相對原子質量是$\frac{22.4d}{n}$，
故答案為：$\frac{22.4d}{n}$．

點評 本題考查常用化學計量的有關計算，為高頻考點，側重對基礎知識的鞏固運用，注意把握相關計算公式的運用，難度不大．