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：3O₂2O₃

(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气体的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。

(2)将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为________L。

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

Answer 1

解析  (1)设原有氧气的物质的量为x mol，已知有30%的氧气转化为臭氧，由反应3O₂2O₃知，发生反应O₂的物质的量为0.3x mol，生成O₃的物质的量为0.2x mol，故反应后气体的总物质的量为0.9x   mol，则得到混合气体的平均摩尔质量为M＝

＝

＝35.6 g/mol

(2)设反应的O₂的体积为a L，则生成O₃的体积为a L，由差量法得

3O₂2O₃　　　ΔV

　3　　　2　　　　1

　a　　　a　　　1.5 L

a＝4.5 L，臭氧体积为3 L。

(3)本题应分情况讨论：

①假设O₂和O₃完全反应，则O₂和O₃的质量即为铜粉增加的质量，m_总＝1.6 g，n_总＝＝＝0.04 mol，则混合气体的平均相对分子质量为＝＝＝40 g/mol，＝知

40 g/mol＝

求得＝

故臭氧体积分数为50%或0.5；

②假设铜完全反应，O₂或O₃剩余，设生成CuO b g

Cu　→　CuO

63．5　　 79.5

20 g　　　b g

＝求得b＝25>21.6

故假设错误。

答案  (1)35.6　(2)3　(3)0.5或50%