Question

已知NH₃和Cl₂可快速反應：2NH₃+3Cl₂====N₂+6HCl

圖1-6為反應后總體積V（L）隨原混合氣體中Cl₂的體積分數(shù)（x%）而變化的曲線。試計算：

圖1-6

    （1）當反應結(jié)束后處于A、B兩點時，原混合氣體中Cl₂的體積分數(shù)各是多少？

    （2）當反應結(jié)束時處于A、B兩點，混合氣體的總體積各是多少升？

    （3）若反應結(jié)束時氣體總體積為11 L，求原混合物中Cl₂的體積分數(shù)。

Answer 1

（1）當反應結(jié)束處于A、B兩點時，原混合氣體中Cl₂的體積分數(shù)分別為27．27％、60％。

    （2）當反應結(jié)束時處于A、B兩點，混合氣體的總體積分別是5 L、77 L。

    （3）若反應結(jié)束時氣體總體積為11 L，原混合物中Cl₂的體積分數(shù)是30％。

解析:

（1）當反應后氣體總體積為最小值時，混合氣體的總反應為：8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂，則在A點時原混合氣體中Cl₂的體積分數(shù)為：×100％＝27．27％。

    當反應后氣體總體積為最大值時，混合氣體的總反應為：2NH₃+3Cl₂====6HCl+N₂，則在B點時原混合氣體中Cl₂的體積分數(shù)為：×100％＝60％。

    （2）若反應后處于A點時，混合氣體的總體積為：55 L×＝5 L，若反應后處于B點時，混合氣體的總體積為55 L×＝77 L。

    （3）根據(jù)圖象知道當反應后氣體體積為11 L有兩種情況：一種是NH₃過量，另一種是有部分HCl存在的情況。

    當NH₃過量時，根據(jù)反應8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂利用差量法知道原混合氣體中Cl₂的體積為13．2 L，體積分數(shù)為：×100％＝24％。

    當有部分HCl出現(xiàn)時，則同時發(fā)生兩種反應，假設發(fā)生反應：8NH₃+3Cl₂====6NH₄Cl+N₂的NH₃為x L，發(fā)生2NH₃+3Cl₂====6HCl+N₂的NH₃為y L，則有：

     x L+y L+0．375x L+1．5 y L＝55 L

     0．125 x L+3 y L+0．5 y L＝11 L

    解得：x＝  ?y＝

    則Cl₂為：0．375× L+1．5× L＝16．5 L

    則Cl₂的體積分數(shù)為：×100％＝30％