Question

15．把11體積的H₂，5體積氧氣和1體積氯氣在密閉容器中用電火花點燃，恰好完全反應(yīng)，所得溶液溶質(zhì)的質(zhì)最分數(shù)為多少？

Answer 1

分析 由于在同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故設(shè)混合氣體中H₂為11mol，則O₂為5mol，Cl₂為1mol，設(shè)1mol氯氣反應(yīng)掉的H₂的物質(zhì)的量為xmol，生成的HCl的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)反應(yīng)H₂+Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2HCl，可解得x、y；而剩余的氫氣能和5mol氧氣恰好完全反應(yīng)生成水，設(shè)生成水的物質(zhì)的量為zmol，根據(jù)反應(yīng)2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O，可解得z．而所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)ω%=$\frac{{m}_{質(zhì)}}{{m}_{質(zhì)}+{m}_{劑}}×100%$，據(jù)此計算．

解答 解：由于在同溫同壓下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，故設(shè)混合氣體中H₂為11mol，則O₂為5mol，Cl₂為1mol．
設(shè)1mol氯氣反應(yīng)掉的H₂的物質(zhì)的量為xmol，生成的HCl的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)反應(yīng)H₂+Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2HCl，可得：
  H₂ +Cl₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$  2HCl
  1          1                2
 xmol      1mol          ymol
故有：$\frac{1}{x}=\frac{1}{1}=\frac{2}{y}$
解得x=1mol，y=2mol．
由于H₂共11mol，故和氧氣反應(yīng)的H₂的物質(zhì)的量為11mol-1mol=10mol．
根據(jù)反應(yīng)2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O可知，剩余的10mol氫氣能和5mol氧氣恰好完全反應(yīng)生成水，設(shè)生成水的物質(zhì)的量為zmol，
故有：2H₂ +O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O
             2            1               2
            10mol      5mol        zmol
可知：$\frac{2}{10}=\frac{1}{5}=\frac{2}{z}$
解得z=10mol．
故所得的溶液是2molHCl氣體溶于10mol水后所得的鹽酸溶液．
而所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)ω%=$\frac{{m}_{質(zhì)}}{{m}_{質(zhì)}+{m}_{劑}}×100%$=$\frac{2mol×36.5g/mol}{2mol×36.5g/mol+10mol×18g/mol}×100%$=28.9%．
答：所得溶液的質(zhì)量分數(shù)為28.9%．

點評 本題考查混合物的有關(guān)計算，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，明確各個物理量之間的關(guān)系即可解答，題目難度不大．