Question

已知NH₃和Cl₂可快速反應：2NH₃+3Cl₂====N₂+6HCl

圖1-6為反應后總體積V（L）隨原混合氣體中Cl₂的體積分數（x%）而變化的曲線。試計算：

                     

                                        圖1-6

    （1）當反應結束后處于A、B兩點時，原混合氣體中Cl₂的體積分數各是多少？

    （2）當反應結束時處于A、B兩點，混合氣體的總體積各是多少升？

    （3）若反應結束時氣體總體積為11 L，求原混合物中Cl₂的體積分數。

  

Answer 1

解析：（1）當反應后氣體總體積為最小值時，混合氣體的總反應為：8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂，則在A點時原混合氣體中Cl₂的體積分數為：

           

    當反應后氣體總體積為最大值時，混合氣體的總反應為：2NH₃+3Cl₂====6HCl+N₂，則在B點時原混合氣體中Cl₂的體積分數為：

    （2）若反應后處于A點時，混合氣體的總體積為：55 L×＝5 L，若反應后處于B點時，混合氣體的總體積為55 L×＝77 L。

    （3）根據圖象知道當反應后氣體體積為11 L有兩種情況：一種是NH₃過量，另一種是有部分HCl存在的情況。

    當NH₃過量時，根據反應8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂利用差量法知道原混合氣體中Cl₂的體積為13．2 L，體積分數為：×100％＝24％。

    當有部分HCl出現時，則同時發生兩種反應，假設發生反應：8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂的NH₃為x L，發生2NH₃+3Cl₂====6HCl+N₂的NH₃為y L，則有：

     x L+y L+0．375x L+1．5 y L＝55 L

     0．125 x L+3 y L+0．5 y L＝11 L

    解得：x＝  ?y＝

   

    答案：（1）當反應結束處于A、B兩點時，原混合氣體中Cl₂的體積分數分別為27．27％、60％。

    （2）當反應結束時處于A、B兩點，混合氣體的總體積分別是5 L、77 L。

    （3）若反應結束時氣體總體積為11 L，原混合物中Cl₂的體積分數是30％。