Question

18．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$\frac{1}{4}$，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4：5、7：2．

Answer 1

分析 左室中氮氣的物質的量不變，令開始氮氣的物質的量為1mol，左右兩室壓強相同，體積之比等于物質的量之比，據此計算開始右室中氫氣與氧氣的物質的量，反應后左右體積相等，則右室剩余氣體的物質的量為1mol，該氣體可能是氧氣或氫氣，根據差量法計算，原混合氣體中氫氣、氧氣的物質的量，進而計算體積比．

解答 解：左室中氮氣的物質的量不變，令開始氮氣的物質的量為1mol，左右兩室壓強相同，體積之比等于物質的量之比，故開始右室中氫氣與氧氣的物質的量為1mol×$\frac{\frac{3}{4}}{\frac{1}{4}}$=3mol，反應后左右體積相等，則右室剩余氣體的物質的量為1mol，則：
    2H₂+O₂=2H₂O  氣體物質的量減少△n
    2    1           3
  $\frac{4}{3}$mol  $\frac{2}{3}$mol       3mol-1mol=2mol
若剩余氣體為氫氣，則原混合氣體中氧氣為$\frac{2}{3}$mol，則氫氣為3mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{7}{3}$mol，H₂和O₂的體積比為$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2，
若剩余氣體是氧氣，則原混合氣體中氫氣為$\frac{4}{3}$mol，則氫氣為3mol-$\frac{4}{3}$mol=$\frac{5}{3}$mol，H₂和O₂的體積比為$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5，
故答案為：4：5、7：2．

點評 本題考查化學計算、阿伏伽德羅定律等，難度中等，根據左室氮氣的物質的量利用體積判斷右室氣體的物質的量是關鍵．