Question

氯气和二氧化氮气体在室温下可以化合生成一种新的气态化合物A，为了测定A的组成进行以下实验，取Cl₂、NO₂混合气总体积5L，测定反应后所得气体体积随Cl₂在原混合气体中所占体积分数x的变化而变化的规律．实验测知当Cl₂所占体积分数为0.2或0.6时，反应后的总体积均为4L．
（1）通过分析和计算求得化合物A的化学式为

 

，发生反应的化学方程式

 

．
（2）试讨论当x的取值范围不同时，反应后总体积V随x变化的函数关系．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）由题意可知，当5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反应或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反应，最后均得4L气体，可推出1LCl₂与2LNO₂正好反应生成2L气态新物质．由阿伏加德罗定律，可知反应Cl₂、NO₂、新物质的物质的量比例为1：2：2，利用质量守恒定律，该反应为：Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）由写出的方程式进行讨论型过量计算，当V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2时，即x=

1

3

时，二者正好反应，当x＞

1

3

时，Cl₂过量，同理得到当x＜

1

3

时，得V=5（1-x）L，结合方程式计算解答．

解答： 解：（1）由题意可知，5L×0.2=1L的Cl₂和5L×（1-0.2）=4L的NO₂反应或5L×0.6=3LCl₂和5L-3L=2L的NO₂反应，最后均得4L气体，可推出1LCl₂与2LNO₂正好反应生成2L气态新物质，由阿伏加德罗定律，可知反应Cl₂、NO₂、新物质的物质的量比例为1：2：2，利用质量守恒定律，写出方程式：Cl₂+2NO₂=2NClO₂，
故答案为：NClO₂；Cl₂+2NO₂=2NClO₂；
（2）当V（Cl₂）：V（NO₂）=1：2=时，即x=

1

3

时，二者正好反应，生成NClO₂气体V=5L×

1

3

×2=

10

3

L；
当x＞

1

3

时，Cl₂过量，则：
Cl₂+2 NO₂=2NClO₂ △V
 1    2    2     1
  （5-5x）L      0.5（5-5x）L
V=5L-0.5（5-5x）L=2.5（x+1）L，
同理得到当x＜

1

3

时，NO₂过量，则：
Cl₂+2NO₂=2NClO₂ △V
 1    2     2     1
5xL               5xL
V=5L-5x L=5（1-x）L，
即：0＜x≤

1

3

，V=5（1-x）L；

1

3

≤x＜1，V=2.5（1+x）L，
答：反应后总体积V随x变化的函数关系为0＜x≤

1

3

，V=5（1-x）L；

1

3

≤x＜1，V=2.5（1+x）L．

点评：本题考查混合物计算、化学方程式有关计算，确定发生的反应是解题关键，难度中等．