Question

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，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（              ）

（A）4：5          （B）5：4           （C）7：2          （D）2：1

Answer 1

A、C

解析:

反应前：活塞两边气体均处于20℃，压强也相同，根据阿伏加德罗定律，右边混合气体的物质的量是N₂的3倍。

反应后：活塞两边气体仍处于20℃，压强也相同，根据阿伏加德罗定律，右边剩余气体的物质的量与N₂相等。

由于反应前后N₂的体积虽然发生变化，但其物质的量没有改变，所以我们若假定N₂为1mol时，H₂和O₂共3mol，反应后剩余气体即为1mol，那么混合气体从3mol变为1mol是什么原因造成的呢？是由以下反应引起的：2H₂＋O₂2H₂O（液），这是一个气体物质的量减少的反应。现假定参加反应的氢气和氧气分别为xmol和ymol，根据差量法可以确定x和y：

2H₂＋O₂＝2H₂O         气体物质的量的减少

2         1                                     3

x         y                               3－1＝2mol

显然：x＝，y＝。x＋y＝2≠3，说明有气体剩余，那么剩余的1mol气体是什么呢？应该是氢气或氧气都有可能。讨论如下：

①若氢气有剩余，则氧气的物质的量为mol，氢气的物质的量为：＋1＝mol，即体积比等于物质的量之比为7：2。

②若氧气有剩余，则氢气的物质的量为mol，氧气的物质的量为：＋1＝mol，即体积比等于物质的量之比为4：5。