Question

【题目】室温下，某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成 A、B 两室，向 A 中充入一定量 H2、O2 的混合气体，向 B 中充入 1 mol 空气，此时活塞的位置如图所示。

（1）A 室混合气体的物质的量为______，所含分子总数约______。

（2）实验测得 A 室混合气体的质量为 34 g，则该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的______倍。

（3）若将 A 室 H2、O2的混合气体点燃引爆，恢复原温度后，最终活塞停留的位置在______刻度，容器内气体压强与反应前气体压强之比为______。

Answer 1

【答案】2mol 1.204×1024 4.25 2 1：2

【解析】

（1）同温同压下，气体的物质的量之比等于其气体之比；根据N=nNA计算分子数目；

（2）计算A室中混合气体的平均摩尔质量，同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比；

（3）根据总质量、总物质的量列方程计算氢气与氧气物质的量，根据方程式计算反应后剩余气体物质的量，恢复原温度后最终两室中压强相等，体积之比等于其物质的量之比，可以确定活塞停留的位置；B室中空气物质的量不变、温度不变，反应前后压强之比与反应前后体积成反比。

（1）相同条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，1mol空气占容器总体积的1/3，空气和H2、O2 的混合气体的体积之比为1：2，则其物质的量之比为1：2，所以混合气体的物质的量为2mol，所含分子总数约为2×6.02×1023=1.204×1024，故答案为：2mol；1.204×1024；

（2）设H2的物质的量为x，O2的物质的量为y，则有关系式：x+y=2，2x+32y=34，解联立方程得，x= 1mol、y=1mol，该混合气体的平均相对分子质量=2×1/2+32×1/2=17,由同温同压条件下密度之比等于摩尔质量之比可知，则该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的17/4=4.25倍, 故答案为：4.25；

(3) 若将 A 室 H2、O2的混合气体点燃引爆，由方程式可知氧气有谁剩余，剩余氧气为1mol-1mol×1/2=0.5mol，恢复原温度后最终两室中压强相等，体积之比等于其物质的量之比，则A、B两室的体积之比为0.5mol：1mol=1：2，则活塞停留在2刻度处；A室中空气物质的量不变、温度不变，反应前后压强之比与反应前后体积成反比，则容器内气体压强与反应前气体压强之比为2：4=1：2，故答案为：2；1：2。