Question

臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性．实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：
3O₂

放电

2O₃
（1）若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为

 

（保留一位小数）．
（2）将8L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5L，其中臭氧的体积为

 

．
（3）实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896L（标准状况）通入盛有20.0g铜粉的反应器中，充分加热后，气体完全被吸收，粉末的质量变为21.6g．则原混合气中臭氧的体积分数为

 

．
（4）反应3BrF₃+5H₂O═HBrO₃+Br₂+9HF+O₂↑中，若生成标准状况下的6.72L O₂，则整个反应过程中转移电子的数目为

 

，此时被水还原的BrF₃的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：物质的量的相关计算

专题：

分析：（1）假设氧气物质的量为10mol，根据方程式计算气体物质的量的减少量，进而计算混合气体总物质的量，根据m=nM计算氧气质量，根据质量守恒定律，反应后混合气体总质量等于起始氧气的质量，再根据M=

m总

n总

计算；
（2）根据气体差量，利用差量法计算生成臭氧的体积；
（3）0.896L混合气体物质的量为

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，气态全部参与反应，根据氧气、臭氧的总质量、总物质的量列方程计算各自物质的量，进而计算臭氧的体积分数；
（4）在反应3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合价变化情况为：溴元素由+3价升高为+5价，溴元素由+3价降低为0价，氧元素化合价由-2价升高为0价，所以BrF₃既起氧化剂也起还原剂作用，同时水也起还原剂作用，计算生成Br₂的物质的量、生成氧气物质的量，根据生成Br₂时Br元素化合价变化计算转移电子，水被氧化生成氧气，根据氧化还原反应中电子转移守恒计算被水还原的BrF₃的物质的量．

解答： 解：（1）假设氧气物质的量为10mol，根据质量守恒定律，反应后混合气体总质量等于起始氧气的质量，即反应后混合气体总质量为10mol×32g/mol=320g，反应中有30%的氧气转化为臭氧，则参加反应的氧气为3mol，根据3O₂

放电

2O₃可知气体物质的量减少1mol，故反应后混合气体总物质的量为10mol-1mol=9mol，则反应后混合气体平均摩尔质量为

320g

9mol

=35.6g/mol，故答案为：35.6g/mol；
（2）气体体积减少8L-6.5L=1.5L，则：
 3O₂

放电

2O₃  体积减少
        2      1
        V   1.5L
V=

1.5L×2

1

=3L
故答案为：3L；
（3）0.896L混合气体物质的量为

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，反应后固体质量增重21.6g-20g=1.6g，气态全部参与反应，设氧气、臭氧的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总质量、总物质的量，则：

x+y=0.04 32x+48y=1.6

解得x=0.02  y=0.02
故臭氧的体积分数为

0.02mol

0.04mol

×100%=50%，
故答案为：50%；
（4）在反应3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合价变化情况为：溴元素由+3价升高为+5价，溴元素由+3价降低为0价，氧元素化合价由-2价升高为0价，所以BrF₃既起氧化剂也起还原剂作用，同时水也起还原剂作用，
6.72L O₂的物质的量为

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，根据方程式可知，生成Br₂的物质的量为0.3mol，生成氧气物质的量为0.3mol，故转移电子为0.3mol×2×（3-0）×N_Amol^-1=1.8N_A，
令被水还原的BrF₃的物质的量为xmol，根据电子转移守恒，则：0.3mol×2×2=xmol×（3-0），解得x=0.4，
故答案为：1.8N_A；0.4．

点评：本题考查混合物计算、氧化还原反应计算，难度中等，（4）中注意根据化合价变化分析，根据电子转移守恒计算．