Question

氯氣和二氧化氮氣體在室溫下可以化合生成一種新的氣態化合物A，為了測定A的組成進行以下實驗，取Cl₂、NO₂混合氣總體積5L，測定反應后所得氣體體積隨Cl₂在原混合氣體中所占體積分數x的變化而變化的規律．實驗測知當Cl₂所占體積分數為0.2或0.6時，反應后的總體積均為4L．
（1）通過分析和計算求得化合物A的化學式為

 

，發生反應的化學方程式

 

．
（2）試討論當x的取值范圍不同時，反應后總體積V隨x變化的函數關系．

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）由題意可知，當5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反應或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反應，最后均得4L氣體，可推出1LCl₂與2LNO₂正好反應生成2L氣態新物質．由阿伏加德羅定律，可知反應Cl₂、NO₂、新物質的物質的量比例為1：2：2，利用質量守恒定律，該反應為：Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）由寫出的方程式進行討論型過量計算，當V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2時，即x=

1

3

時，二者正好反應，當x＞

1

3

時，Cl₂過量，同理得到當x＜

1

3

時，得V=5（1-x）L，結合方程式計算解答．

解答： 解：（1）由題意可知，5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反應或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反應，最后均得4L氣體，可推出1LCl₂與2LNO₂正好反應生成2L氣態新物質，由阿伏加德羅定律，可知反應Cl₂、NO₂、新物質的物質的量比例為1：2：2，利用質量守恒定律，寫出方程式：Cl₂+2NO₂=2NClO₂，
故答案為：NClO₂；Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）當V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2=時，即x=

1

3

時，二者正好反應，生成NClO₂氣體V=5L×

1

3

×2=

10

3

L；
當x＞

1

3

時，Cl₂過量，則：
Cl₂+2 NO₂=2NClO₂ △V
 1    2    2     1
  （5-5x）L      0.5（5-5x）L
V=5L-0.5（5-5x）L=2.5（x+1）L，
同理得到當x＜

1

3

時，NO₂過量，則：
Cl₂+2NO₂=2NClO₂ △V
 1    2     2     1
5xL               5xL
V=5L-5x L=5（1-x）L，
即：0＜x≤

1

3

，V=5（1-x）L；

1

3

≤x＜1，V=2.5（1+x）L，
答：反應后總體積V隨x變化的函數關系為0＜x≤

1

3

，V=5（1-x）L；

1

3

≤x＜1，V=2.5（1+x）L．

點評：本題考查混合物計算、化學方程式有關計算，確定發生的反應是解題關鍵，難度中等．