Question

18．在標準狀況下，36.5g氫氣和氯氣的混合氣體的體積為22.4L．
（1）計算混合氣體中含有氯氣的物質的量是多少？
（2）施加一定條件，使混合氣體充分反應，然后將反應后的氣體通入80g H₂O中，所得溶液的密度為1.16g•cm^-3，則所得溶液的物質的量濃度是多少？
（3）取上述所得溶液50mL．向該溶液中逐滴加人1mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，并不斷攪拌使之充分反應，求最多可生成的氣體在標準狀況下的體積（假設生成的CO₂氣體全部排出）．

Answer 1

分析 （1）設n molH₂和m molCl₂，根據氣體物質的量的關系和質量關系列方程組解題；
（2）充分反應 H₂+Cl₂=2HCl，因為反應當量正好，所以恰好生成0.5×2=1mol的HCl，氣體通入80gH₂O，溶液總質量為80+36.5=116.5g，然后根據V=$\frac{m}{ρ}$，再結合c=$\frac{n}{V}$計算求解；
（3）向該溶液中逐滴加人1mol•L^-1 Na₂CO₃溶液，所以發生反應方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，然后根據反應方程，求出二氧化碳的物質的量，最后根據公式V=nV_m計算求解．

解答 解：（1）設n molH₂和m molCl₂，$\left\{\begin{array}{l}{n+m=\frac{22.4}{22.4}}\\{2n+71m=36.5}\end{array}\right.$解之得：$\left\{\begin{array}{l}{n=0.5}\\{m=0.5}\end{array}\right.$，所以氯氣物質的量為0.5mol，答：混合氣體中含有氯氣的物質的量是0.5mol；
（2）充分反應 H₂+Cl₂=2HCl，因為反應當量正好，所以恰好生成0.5×2=1mol的HCl．
氣體通入80gH₂O，溶液總質量為80+36.5=116.5g（質量守恒），溶液的密度為1.16g•cm^-3，所以溶液體積為$\frac{116.5g}{1.16g•c{m}^{-3}}$=100mL=0.1L，
因此所得溶液的物質的量濃度為$\frac{1mol}{0.1L}$=10mol/L，答：所得溶液的物質的量濃度是10mol/L；
（3）50mL上述溶液含HCl的物質的量為：10×$\frac{50}{1000}$=0.5mol，因為是逐滴加入Na₂CO₃，所以一直是HCl過量，反應生成NaCl和CO₂及水，反應方程式為：Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+CO₂+H₂O，所以生成CO₂的物質的量=$\frac{0.5}{2}×1$mol=0.25mol，所以CO₂體積（標況下）=22.4L/mol×0.25mol=5.6L，答：最多可生成的氣體在標準狀況下的體積為5.6L．

點評 本題考查化學方程式的有關計算，為高頻考點，側重于學生的分析與計算能力的考查，難度中等，（2）中計算溶液的體積是關鍵．