Question

5．在20℃時一剛性容器內部有一不漏氣且可滑動的活塞將容器分隔成左、右室兩室．左室充入N₂，右室充入H₂和O₂，活塞正好停留離左端$\frac{1}{5}$處（如圖a）然后點燃引爆H₂和O₂混合器，活塞先左彈（設容器不漏氣），恢復至原來溫度，活塞恰好停在中間（如圖b），水蒸氣的體積可忽略，則反應前H₂和O₂的體積比可能是（　　）

• A． 3：1
• B． 1：3
• C． 2：1
• D． 7：1

Answer 1

分析 左右壓強相等，氣體的物質的量之比等于體積之比，反應后恢復至原來的溫度，活塞正好停留在容器的中間，說明反應后左右氣體的物質的量相等，根據方程式計算．

解答 解：設氮氣的物質的量為1mol，
左室充入N₂，右室充入H₂和O₂，活塞正好使N₂占容器體積的$\frac{1}{5}$，
左右壓強相等，氣體的物質的量之比等于體積之比，
則H₂和O₂的物質的量為4mol，
點燃H₂和O₂的混合氣體，反應方程式為2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，
反應后活塞正好停留在容器的中間．說明反應后左右氣體的物質的量相等，
右室中氣體的物質的量為1mol，
則反應的H₂和O₂共為3mol，如果剩余是氫氣，其中n（H₂）=3mol，n（O₂）=1mol，其體積之比為3：1；
如果剩余氣體是氧氣，則原氣體中n（H₂）=2mol，n（O₂）=2mol，二者的物質的量之比為1：1，
故選A．

點評 本題考查物質的量的計算，題目難度中等，明確氣體體積與物質的量的關系是解本題關鍵，注意平衡狀態時兩邊容器內壓強相等，試題培養了學生的分析能力及化學計算能力．