Question

在一密閉氣缸中，用一不漏氣可滑動的活塞隔開，左邊充有N₂，右邊充有H₂和O₂的混合氣體，在20℃時，將右邊混合氣體點燃，反應后冷卻到原來溫度，若活塞原來離氣缸左端的距離為總長的，反應后靜止于氣缸的正中（忽略水蒸氣），則原來H₂和O₂的體積比為（              ）

（A）4：5          （B）5：4           （C）7：2          （D）2：1

Answer 1

A、C

解析:

反應前：活塞兩邊氣體均處于20℃，壓強也相同，根據阿伏加德羅定律，右邊混合氣體的物質的量是N₂的3倍。

反應后：活塞兩邊氣體仍處于20℃，壓強也相同，根據阿伏加德羅定律，右邊剩余氣體的物質的量與N₂相等。

由于反應前后N₂的體積雖然發生變化，但其物質的量沒有改變，所以我們若假定N₂為1mol時，H₂和O₂共3mol，反應后剩余氣體即為1mol，那么混合氣體從3mol變為1mol是什么原因造成的呢？是由以下反應引起的：2H₂＋O₂2H₂O（液），這是一個氣體物質的量減少的反應。現假定參加反應的氫氣和氧氣分別為xmol和ymol，根據差量法可以確定x和y：

2H₂＋O₂＝2H₂O         氣體物質的量的減少

2         1                                     3

x         y                               3－1＝2mol

顯然：x＝，y＝。x＋y＝2≠3，說明有氣體剩余，那么剩余的1mol氣體是什么呢？應該是氫氣或氧氣都有可能。討論如下：

①若氫氣有剩余，則氧氣的物質的量為mol，氫氣的物質的量為：＋1＝mol，即體積比等于物質的量之比為7：2。

②若氧氣有剩余，則氫氣的物質的量為mol，氧氣的物質的量為：＋1＝mol，即體積比等于物質的量之比為4：5。