Question

15．如圖所示，一密閉容器被無摩擦、可滑動的兩隔板a、b分成甲、乙兩室；標準狀況下，在乙室中充入NH₃ 0.4mol，甲室中充入HCl、N₂的混合氣體，靜止時隔板位置如圖所示．已知甲、乙兩室中氣體的質量差為17.3g．

（1）甲室中氣體的質量為24.1g．
（2）甲室中HCl、N₂的物質的量之比為1：3．
（3）將隔板a去掉，當HCl與NH₃充分反應生成NH₄Cl固體后（僅發生此反應），隔板b將位于刻度“4”處（填數字，不考慮固體物質產生的壓強），此時體系的平均摩爾質量25.25g/mol．

Answer 1

分析 （1）乙室中充入NH₃，根據m=nM求出氨氣的質量，根據質量差求出甲中氣體的質量；
（2）根據甲室中氣體的物質的量和質量計算HCl和氮氣的物質的量之比；
（3）根據剩余氣體的物質的量計算剩余氣體所占體積，從而確定b的位置，根據M=$\frac{m}{n}$計算．

解答 解：（1）乙室中充入NH₃，則氨氣的質量為m=nM=0.4mol×17g/mol=6.8g，已知甲、乙兩室中氣體的質量差為17.3g，則甲中氣體的質量為17.3g+6.8g=24.1g，
故答案為：24.1g；
（2）相同條件下，氣體的物質的量之比等于其體積之比，看圖可知甲、乙兩室氣體的體積比為2：1，故其物質的量之比為2：1，在乙室中充入NH₃ 0.4mol，所以甲室中氣體為0.8mol，甲中氣體的質量為24.1g，
設HCl的物質的量為x，氮氣的物質的量為y，
根據其物質的量、質量列方程組為：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.8}\\{36.5x+28y=24.1}\end{array}\right.$，解得x=0.2mol，y=0.6mol，所以HCl、N₂的物質的量之比為0.2mol：0.6mol=1：3，
故答案為：1：3；
（3）乙室中NH₃的物質的量為0.4mol，甲中HCl的物質的量為0.2mol，所以反應生成NH₄Cl固體，剩余NH₃的物質的量為0.2mol，剩余的氣體總物質的量為0.8mol，相同條件下，氣體的體積之比等于其物質的量之比，開始時氣體總物質的量為1.2mol，其活塞b在6處，現在氣體總物質的量為0.8mol，所以活塞b將會左移至“4”處；體系的平均摩爾質量M=$\frac{m}{n}$=$\frac{0.2mol×17g/mol+0.6mol×28g/mol}{0.2mol+0.6mol}$=25.25g/mol；
故答案為：4；25.25g/mol．

點評 本題考查物質的量及濃度的計算，把握物質的量為中心的基本計算公式及明確相同條件下氣體的體積之比等于物質的量之比為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度中等．