Question

18．在一密闭气缸中，用一不漏气可滑动的活塞隔开，左边充有N₂，右边充有H₂和O₂的混合气体，在20℃时，将右边混合气体点燃，反应后冷却到原来温度，若活塞原来离气缸左端的距离为总长的$\frac{1}{4}$，反应后静止于气缸的正中（忽略水蒸气），则原来H₂和O₂的体积比为4：5、7：2．

Answer 1

分析 左室中氮气的物质的量不变，令开始氮气的物质的量为1mol，左右两室压强相同，体积之比等于物质的量之比，据此计算开始右室中氢气与氧气的物质的量，反应后左右体积相等，则右室剩余气体的物质的量为1mol，该气体可能是氧气或氢气，根据差量法计算，原混合气体中氢气、氧气的物质的量，进而计算体积比．

解答 解：左室中氮气的物质的量不变，令开始氮气的物质的量为1mol，左右两室压强相同，体积之比等于物质的量之比，故开始右室中氢气与氧气的物质的量为1mol×$\frac{\frac{3}{4}}{\frac{1}{4}}$=3mol，反应后左右体积相等，则右室剩余气体的物质的量为1mol，则：
    2H₂+O₂=2H₂O  气体物质的量减少△n
    2    1           3
  $\frac{4}{3}$mol  $\frac{2}{3}$mol       3mol-1mol=2mol
若剩余气体为氢气，则原混合气体中氧气为$\frac{2}{3}$mol，则氢气为3mol-$\frac{2}{3}$mol=$\frac{7}{3}$mol，H₂和O₂的体积比为$\frac{7}{3}$mol：$\frac{2}{3}$mol=7：2，
若剩余气体是氧气，则原混合气体中氢气为$\frac{4}{3}$mol，则氢气为3mol-$\frac{4}{3}$mol=$\frac{5}{3}$mol，H₂和O₂的体积比为$\frac{4}{3}$mol：$\frac{5}{3}$mol=4：5，
故答案为：4：5、7：2．

点评 本题考查化学计算、阿伏伽德罗定律等，难度中等，根据左室氮气的物质的量利用体积判断右室气体的物质的量是关键．