Question

20．现有16.4克O₂和CO₂的混合气体，在标准状况下其体积为8.96L．请回答下列问题：
（1）该混合气体的平均摩尔质量为41g/mol
（2）混合气体中碳原子的个数为0.3N_A（用N_A表示阿伏加德罗常数的值）
（3）将混合依次通过如图所示装置，最后收集在气球中（体积在标准状况下测定）
①气球中收集到的气体中，电子总数为1.6 N_A（用N_A表示阿伏加德罗常数的值）
②气球的体积为2.24L．

Answer 1

分析 （1）标况下混合气体的体积为8.96L，其物质的量为：n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，根据M=$\frac{m}{n}$计算出平均摩尔质量；
（2）设出氧气、二氧化碳的物质的量，根据气体的总质量和总物质的量列方程式计算；
（3）将混合气体依次通过如图装置，则CO₂会被NaOH溶液吸收，剩余氧气，被浓硫酸干燥后，则在气球中收集到的是干燥纯净的氧气．
①一个氧气含有16个电子，由（2）求出的氧气的物质的量计算电子的物质的量和数目；
②气球中的气体为氧气，根据体积V=nVm来计算．

解答 解：（1）混合气体的体积为8.96L，则物质的量为其物质的量为：n=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{8.96L}{22.4L/mol}$=0.4mol，
混合气体的平均摩尔质量为：$\frac{16.4g}{0.4mol}$=41g/mol，
故答案为：41g/mol；
（2）设混合气体中O₂的物质的量为xmol，CO₂的物质的量为ymol，则根据混合物的质量为16.4g可得：32x+44y=16.4 ①；
根据气体的物质的量为0.4mol可得：x+y=0.4 ②
解①②得：x=0.1mol、y=0.3mol．
由于CO₂中只含1个碳原子，故混合气体中共含0.3molC原子即0.3N_A个，
故答案为：0.3N_A；
（3）将混合气体依次通过如图装置，则CO₂会被NaOH溶液吸收，剩余氧气，被浓硫酸干燥后，则在气球中收集到的是干燥纯净的氧气．
①一个氧气含有16个电子，由（2）知氧气的物质的量为0.1mol，则电子的物质的量1.6 mol，数目为1.6 N_A，故答案为：1.6 N_A；
②气球中的气体为氧气，体积V=nVm=0.1mol×22.4L/mol=2.24L，故答案为：2.24．

点评 本题考查了有关混合物的计算、物质的量的有关计算，题目难度中等，为高频考点，试题侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意质量守恒定律在化学计算中的应用方法．