例1标况下,CO与CO2组成的混合气体13.44L,质量20g,则混合气体中C与O两原子的物质的量之 比为( )。 分析:欲求两原子的物质的量之比,只需求出两气体的物质的量 之比,因此只要求出两气体各自的质量或物质的量或标况下的体积就行了。 方法1:设标况下CO气体的体积为x,则CO2的体积为13.44L-x。根据气体质量可列方程: xL/(22.4L·mol-1)×28g ·mol-1+[(13.44L-x)/(22.4 L·mol-1)]×44 g·mol-1=20g 解方程即可求出x,进而得到答案B。 方法2:设CO的质量为x, 则CO2的质量为(20-x)g,则有: (x/28)×22.4+[(20-x)/44]×22.4=13.44 解方程求出x,进而得到答案。 上面两种方法计算量太大,仅有思考价值。 方法3:标况下混合气体的物质的量 为:13.44 L/22.4 L·mol-1=0.6mol 设:混合气体中CO的物质的量为x,则有: 28g·mol-1x+(0.6 mol-x)44g·mol-1=20g 解方程求出x。这样解计算量较小,较为简便。 方法4:知道标况下混合气体 的质量及物质的量,可求出混合气体的平均摩尔质量,用十字交叉法求解之。 =20 g/0.6 mol=33.g·mol-1 10.6/5.2=2/1 得答案为B。 方法5:思维角度:已知混合气体物质的量为0.6mol,根据极限思想,假设混合 气体全部为CO,则质量m=16.8 g,若全部为CO2,则质量m=26.4g,利用十字交叉法
6.4/3.2=2/1 进而求出答案。 方法6:已知混合气体的 质量为20g,根据极限思想,假设混合气体全部为CO,则标况下的体积为: (20 g/28 g·mol-1)×22.4 L·mol-1=16L 若混合气体全部为CO2,则标况下的体积为:(20 g)/(44 g·mol-1)×22.4L·mol-1=10.18L 利用十字交叉法:
mCO∶mCO2=163∶128 由两种气体的质量比,可求得答案。 此法虽较为烦锁,但它能很好的训练十字交叉法的应用。 方法7:若混合气体全部为CO,则质量为:0.6mol×28g·mol-1 =16.8g △m=20 g-16.8 g=3.2g 则3.2g为CO2比CO多出的氧原子的质量。 则CO2的量为0.2mol。 nCO=0.6 mol-0.2 mol=0.4mol 进而可求出答案B。 方法8:设混合气体的平均化学式为COx, 则有:COx————C 1mol 1mol 0. 6mol nC=0.6mol nO=(20 g-7.2 g)/(16 g·mol-1)=0.8mol,则C,O比0.6∶0.8=3∶4 方法9:该题既为选择题,它的正确答案便在选项之中。因混合气体是由CO和CO2组成的,则碳原子的物质的 量肯定小于氧原子的物质 的量,因而可排除答案A,又因是混合气体,则可排除D;若为答案C,则两气体的物质的量之比为1∶1,平均式量应为36,但20/0.6≈33.,所以C错,只能选B。 该题虽为一道简单而常见的题目,但对此类题目从不同角度的研究,更能激发学生的学习兴趣,培养学生分析问题的能力。 例2.120°时,H2S与O2混合气体全部燃烧后恢复至原状况体积减少30%,求原混合气体中H2S的体积含量。 分析:该题仅知燃烧前后气体的体积差,因而可用差量法求解。 依题意可知,H2S全部反应,有关反应方程式如下: (1)2H2S+3O2=2SO2+2H2O(气) △V 2 3 2 2 1 (2)2H2S+O2=2S+2H2O(气) △V 2 1 2 1 若反应全部按(1)进行,则体积减少20%,若反应全部按(2)进行,则体积减少33.3%。 由题意可知,体积减少30%,则H2S一部分充分燃烧,一部分不充分燃烧。 方法1:设充分燃烧耗H2Samol,不充分燃烧耗H2Sbmol。 因同一条件下,物质的量之比等于体积之比,则有: 2H2S+3O2=2SO2+2H2O( 气) △V 2 3 2 2 1 a (3/2)a a a (a/2) 2H2S+O2=2S+2H2O(气) △ V 2 1 2 1 b (b/2) b b/2 (a/2)+(b/2)=30%[(5/2)a+(3/2)b] 解得b=5a,则得答案60%。 方法2:设混合气体总体积为V,充分燃烧耗气体x体积。 2H2S+3O2=2SO2+2H2O(气) △V 2+3=5 1 x x/5 2H2S+O2=2S+2H2O(气) △V 2+1=3 2 1 V-x(V-x)/3 据题意则有:(x/5)+(V-x)/3=0.3V 解得V=4x H2S的体积含量为:{(2/5)x+[( 2/3)(V-x)]/V}×100%代入V=4x,得答案60%。 方法3:设反应前混合气体中H2 S为amol,O2为bmol。根据氢原子守恒可知: 反应后H2 O(气)的物质的量为amol,根据氧原子守恒,反应后SO2 的 物质的量为(2b-a)/2mol,依题意知: a+(2b-a)/2=0.7(a+b)解得,a =(3/2)b,则H2S体积含量为:[a/(a+b)]×100%=[(1.5b)/25b]×100%=60%。 方法4:该反应既为氧化还原反应 ,则化合价升降必然相等;仍设混合气体中H2S 为amol,O2为bmol,根据H原子守恒:nH2O=amol,nSO2=0.7(a+b)-a=0.7b-0.3a,根据硫守恒: nS=a-nSO2=1.3a-0.7b 反应后氧元素化合价降低:4a 硫元素化合价共升高:(0.7b-0.3a)×6+(1.3a-0.7b)×2 根据化合价升降相等,解得a=(3/2)b,代入则可算 出答案。 方法5:把混合气体的体积做为研究 对象,根据极限的思想可用十字交叉法求解。 已知反应: (1)2H2S+3O2=2SO2+2H2O(气) (2)2H2S+O2=2S+2H2O(气) 若全部按(1)反应,体积减少20%。 若混合气体全部按(2)反应,则体积减少:33.3%。 利用十字交叉法:则得二者之比为1∶3。 因研究对象为混合气体,则1∶3为按反应(1)、(2)进行时消耗混合气体的体积比,则得答案:{[(2/5)×1+(2/3)×3]/4}×100%=60%。 方法6:可设反应按如下过程进行: (1)2H2S+O2=2S+2H2O(气) (2)S+O2=SO2 由上述反应(2)可知,过量O2与S反应,气体体积不变化。则燃烧过程中体积减少,均由反应(1)造成。 设:混合气体中H2S为a体积,O.2为b体积。 则由反应(1)可知:a/2=(a+b)×0.3所以a/(a+b)=0.6即得答案60%。 方法7:设混合气体中H2S为amol,SO2为bmol,根据质量守恒直接写方程式,并配平可得答案 。 此题是常见习题,我们从不同角度研究各种解法,既培养了学生的发 散思维能力,又提高了学生的学习兴趣。 |