Question

4．如圖所示，一密閉容器被無摩擦、可滑動的兩隔板a、b分成甲、乙兩室；標準狀況下，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HCl與NH₃充分反應生成NH₄Cl固體后（僅發(fā)生此反應：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），此時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)量計算HCl和氮氣的物質(zhì)的量之比；計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)量成正比計算；
（3）根據(jù)剩余氣體的物質(zhì)的量計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HCl的物質(zhì)的量為x，氮氣的物質(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．

點評 本題考查阿伏伽德羅定律及推論的應用，把握物質(zhì)的量為中心的基本計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)重分析與計算能力的考查，題目難度中等．