Question

16．臭氧比氧氣有更強的氧化性．實驗室可將O₂通過高壓放電管來制取O₃：3O₂$\stackrel{放電}{→}$2O₃．
（1）若在上述反應中有50%的O₂轉化為O₃，所得混合氣體的平均相對分子質量為38.4．（保留1位小數）
（2）將10L氧氣通過放電管后，恢復原狀況，得到氣體7.8L，其中O₃為4.4L．
（3）實驗室將O₂和O₃的混合氣體0.896L（標準狀況）通過盛有20.0g銅粉的反應器充分加熱后．粉末的質量變?yōu)?1.6g，則原混合氣體中O₃的體積分數為多少？

Answer 1

分析 （1）設原有O₂ 為1 mol，計算轉化的氧氣與生成的臭氧的物質的量，進而計算剩余的氧氣的物質的量，根據平均摩爾質量計算；
（2）根據差量法計算臭氧的體積；
（3）根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$混合氣體的物質的量，銅粉增加的質量為O原子的質量，根據原子守恒計算．

解答 解：（1）設原有O₂ 1 mol，發(fā)生反應的O₂為1 mol×50%=0.5 mol．
由反應3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃知：生成的O₃為0.5mol×$\frac{2}{3}$，故反應后所得氣體為$\frac{1}{3}$ mol O₃和O₂為（1-0.5）mol=0.5 mol，
故$\overline{M}$=$\frac{0.5mol×32g/mol+\frac{1}{3}mol×48g/mol}{0.5mol+\frac{1}{3}mol}$=38.4 g/mol，則混合氣體的平均相對分子質量為38.4；
故答案為：38.4；
（2）3O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2O₃ △V
                       2                1
                   V（O₃）     （10-7.8）L
所以V（O₃）=2×（10-7.8）L=4.4L，
故答案為：4.4；
（3）n（混合氣體）=$\frac{0.896}{22.4}$=0.04mol；
設臭氧的體積分數為a，根據氧原子守恒
0.04mol×a×3+0.04mol×（1-a）×2=$\frac{21.6-20}{16}$mol
解得a=0.5
答：原混合氣體中O₃的體積分數為0.5．

點評 本題考查學生根據方程式的計算，題目難度中等，注意（2）中利用差量法進行計算，可以簡化計算，較常規(guī)方法討論簡單，側重于考查學生的分析能力和計算能力．