Question

使一定量的磷化氫和氫氣的混合氣體，依次通過兩支加熱的硬質玻璃管，第1支玻璃管中裝有銅屑，第2支玻璃管中裝有氧化銅，第1支玻璃管中由于發生如下反應：2PH₃+CuCu₃P₂（s）+3H₂，玻璃管中物質的質量增加4.96g，第2支玻璃管中物質的質量減少了5.76g．
（1）計算原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比．
（2）在標準狀況下，原混合氣體的密度是多少？

Answer 1

解（1）2PH₃+3Cu→Cu₃P₂（s）+3H₂ 增加的質量
2mol 3mol 62g
n（PH₃） n（H₂） 4.96g
所以n（PH₃）=×2mol=0.16mol．
n（H₂）=×3mol=0.24mol．
H₂+CuOCu+H₂O 減少的質量
1mol 16g
n′（H₂） 5.76g
所以 n′（H₂）=×1mol=0.36mol．
所以原混合氣體中氣體的物質的量為0.36mol-0.24mol=0.12mol，
故原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比為0.16mol：0.12mol=4：3．
答：原混合氣體中磷化氫和氫氣的體積比 4：3
（2）原混合氣體平均摩爾質量==mol/L=20.3g/mol
在標準狀況下，原混合氣體的密度ρ==0.91g/L
答：在標準狀況下，原混合氣體的密度0.91g/L．
分析：（1）第1支試管中發生反應2PH₃+CuCu₃P₂（s）+3H₂，由方程式可知固體增重的質量是磷元素質量．根據固體增重計算PH₃的物質的量，生成氫氣的物質的量．
第2支試管中發生反應H₂+CuOCu+H₂O，由方程式可知固體減少的質量為氧化銅失去氧元素質量，失去的氧與氫氣結合生成水．第2支試管中氫氣包括原混合氣體中氫氣和第1支試管中生成的氫氣．根據質量減少計算第2支試管中氫氣物質的量，減去1支試管中生成的氫氣即為原混合氣體中氫氣．
（2）根據（1）計算混合氣體的平均摩爾質量，再利用ρ=計算密度．
點評：考查有關混合物的計算，根據方程式利用差量法計算，難度中等，注意第2支試管中氫氣包括原混合氣體中氫氣和第1支試管中生成的氫氣．