Question

3．臭氧比氧氣具有更強(qiáng)的氧化性．可將氧氣通過高壓放電管來制取臭氧：3O₂$\stackrel{放電}{→}$2O₃
（1）若上述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為30%，所得混合氣的平均摩爾質(zhì)量為35.6（保留一位小數(shù)），若上述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率增至40%，則混合氣的平均摩爾質(zhì)量增大（填增大、不變、減�。�．
（2）將8L氧氣通過放電管后，恢復(fù)到原狀況，得到氣體6.5L，其中臭氧為3L．
（3）實(shí)驗(yàn)室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通入盛有20.0g銅粉的反應(yīng)器中，充分加熱后，粉末的質(zhì)量變?yōu)?1.6g．則原混合氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為50%．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)轉(zhuǎn)化率，利用方程式計(jì)算出各自的物質(zhì)的量，然后根據(jù)平均摩爾質(zhì)量等于氣體的總質(zhì)量與總物質(zhì)的量之比；反應(yīng)正向進(jìn)行，混合氣體的質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減��；
（2）根據(jù)氣體差量，利用差量法計(jì)算生成臭氧的體積；
（3）根據(jù)0.896L混合氣體物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，根據(jù)氧氣、臭氧的總質(zhì)量、總物質(zhì)的量列方程計(jì)算各自物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算臭氧的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）假設(shè)有1molO₂，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為30%，發(fā)生反應(yīng)的O₂為：1mol×30%=0.3mol，
       3O₂ $\stackrel{通電}{→}$  2O₃
開始  1mol       0
反應(yīng)  0.3mol   0.2mol
平衡  0.7mol   0.2mol
故反應(yīng)后所得氣體為0.2molO₃和0.7molO₂，平均摩爾質(zhì)量為M=$\frac{0.7mol×32g/mol+0.2mol×48g/mol}{0.7mol+0.2mol}$=35.6 g/mol； 反應(yīng)正向進(jìn)行，混合氣體的質(zhì)量不變，物質(zhì)的量減小，所以平均摩爾質(zhì)量增大；
案為：35.6；增大；
（2）3O₂ $\stackrel{放電}{→}$2O₃ △V
            2            1                                  
           V（O₃）    （8-6.5）L=1.5L
解得：V（O₃）=2×1.5 L=3L；
故答案為：3；
（3）0.896L混合氣體物質(zhì)的量為$\frac{0.896L}{22.4L/mol}$=0.04mol，反應(yīng)后固體質(zhì)量增重21.6g-20g=1.6g，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，設(shè)氧氣、臭氧的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總質(zhì)量、總物質(zhì)的量，則：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.04}&{\;}\\{32x+48y=1.6}&{\;}\end{array}\right.$
解得：x=0.02，y=0.02，故臭氧的體積分?jǐn)?shù)為$\frac{0.02mol}{0.04mol}$×100%=50%，
故答案為：50%．

點(diǎn)評 本題主要考查混合物計(jì)算，涉及差量法、原子守恒法的運(yùn)用，難度中等．