Question

4．如圖所示，一密閉容器被無摩擦、可滑動(dòng)的兩隔板a、b分成甲、乙兩室；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，在乙室中充入NH₃ 0.4mol，甲室中充入HCl、N₂的混合氣體，靜止時(shí)隔板位置如圖所示．已知甲、乙兩室中氣體的質(zhì)量差為17.3g．

（1）甲室中氣體的物質(zhì)的量為0.8mol，質(zhì)量為24.1g．
（2）甲室中HCl、N₂的物質(zhì)的量之比為1：3，該混合氣體的密度為同溫同壓下氫氣密度的15 倍．
（3）將隔板a去掉，當(dāng)HCl與NH₃充分反應(yīng)生成NH₄Cl固體后（僅發(fā)生此反應(yīng)：HCl+NH₃=NH₄Cl），隔板b將位于刻度“4”處（填數(shù)字，不考慮固體物質(zhì)產(chǎn)生的壓強(qiáng)），此時(shí)體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量為25.25g/mol．

Answer 1

分析 （1）相同條件下氣體體積與物質(zhì)的量成正比，據(jù)此計(jì)算出甲中氣體物質(zhì)的量；
乙室中充入NH₃，根據(jù)m=nM求出氨氣的質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量差求出甲中氣體的質(zhì)量；
（2）根據(jù)甲室中氣體的物質(zhì)的量和質(zhì)量計(jì)算HCl和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之比；計(jì)算出甲中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量，然后根據(jù)密度與摩爾質(zhì)量成正比計(jì)算；
（3）根據(jù)剩余氣體的物質(zhì)的量計(jì)算剩余氣體所占體積，從而確定b的位置，根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算．

解答 解：（1）相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其體積之比，看圖可知甲、乙兩室氣體的體積比為2：1，故其物質(zhì)的量之比為2：1，在乙室中充入NH₃ 0.4mol，所以甲室中氣體為0.8mol；
乙室中充入NH₃，則氨氣的質(zhì)量為m=nM=0.4mol×17g/mol=6.8g，已知甲、乙兩室中氣體的質(zhì)量差為17.3g，則甲中氣體的質(zhì)量為：17.3g+6.8g=24.1g，
故答案為：0.8；24.1；
（2）根據(jù)（1）可知甲室中氣體為0.8mol，甲中氣體的質(zhì)量為24.1g，
設(shè)HCl的物質(zhì)的量為x，氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為y，
根據(jù)其物質(zhì)的量、質(zhì)量列方程組為：$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.8}\\{36.5+28y=24.1}\end{array}\right.$，解得：x=0.2mol，y=0.6mol，所以HCl、N₂的物質(zhì)的量之比為0.2mol：0.6mol=1：3；
甲室中氣體的平均摩爾質(zhì)量為：$\frac{36.5×1+28×3}{4}$=30.125（g/mol），相同條件下密度與摩爾質(zhì)量成正比，則該混合氣體的密度為同溫同壓下氫氣密度的倍數(shù)為：$\frac{30.125g/mol}{2g/mol}$≈15，
故答案為：1：3；15；
（3）乙室中NH₃的物質(zhì)的量為0.4mol，甲中HCl的物質(zhì)的量為0.2mol，所以反應(yīng)生成NH₄Cl固體，剩余NH₃的物質(zhì)的量為0.2mol，剩余的氣體總物質(zhì)的量為0.8mol，相同條件下，氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，開始時(shí)氣體總物質(zhì)的量為1.2mol，其活塞b在6處，現(xiàn)在氣體總物質(zhì)的量為0.8mol，所以活塞b將會(huì)左移至“4”處；體系的平均摩爾質(zhì)量為：M=$\frac{m}{n}$=$\frac{0.2mol×17g/mol+0.6mol×28g/mol}{0.2mol+0.6mol}$=25.25g/mol；
故答案為：4；25.25．

點(diǎn)評(píng) 本題考查阿伏伽德羅定律及推論的應(yīng)用，把握物質(zhì)的量為中心的基本計(jì)算公式及明確相同條件下氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計(jì)算能力的考查，題目難度中等．