Question

急！高一化学小题

臭氧层是地球生命的保护伞，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧：3倍O2=2倍O3。

问：实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896L(标准状况下),通入盛有20.0g铜粉(足量)的反应器中,充分加热后,粉末的质量变为21.6g,则原混合气体中臭氧的体积分数为______.(氧气和臭氧都能与铜发生反应)
请详细解答,写出详细解答过程,谢谢!

Answer 1

氧气和臭氧的混合气体0.896L，氧气和臭氧物质的量之和为0.896/22.4=0.04mol
设臭氧体积分数（物质的量分数）为a，
臭氧物质的量为0.04a，氧气物质的量为0.04(1-a)
氧气和臭氧都能与铜发生反应，铜变为氧化铜，反应后粉末增加的质量为氧元素的质量21.6-20=1.6g，参加反应氧元素的物质的量为1.6/16=0.1mol
0.04a×3+0.04(1-a)×2=0.1
解得a=0.5
原混合气体中臭氧的体积分数为50%

追问

是这样：例题列了一个式子的。
设混合气体中O2和O3的物质的量分别为X、Y，则：X+Y=0.896L/22.4L，2X+3Y=(21.6g-20.0g)/16g.
能给详细解释一下这二个式子吗?谢谢!

追答

(21.6g-20.0g)/16g这是氧化铜中氧元素的物质的量，也就是参加反应的氧元素的物质的量（来自臭氧和氧气）
2X是O2中氧元素的物质的量，3Y是O3中氧元素的物质的量，2X+3Y也就是参加反应的氧元素的物质的量

Answer 2

21.6-20=1.6--有0.1mol氧元素
设氧气有xmol，臭氧ymol，22.4*(x+y)=0.896，2x+3y=0.1

Answer 3

(标准状况下)混合气体0.896L
即0.896L气体为0.04mol
原混合气体中臭氧的物质的量为x，氧气的物质的量为y
则
x+y=0.04mol
32x+48y=(21.6-20.0)g
解得
x=0.02mol
y=0.02mol
由于气体的体积分数=气体的物质的量的百分比
即臭氧的体积分数为0.02/0.04×100%=50%

Answer 4

气体如果全为O3，那么粉末质量为21.92g，气体如果全为O2，那么粉末质量应为21.28g；
运用十字交叉法（21.92-21.60）：（21.60-21.28）=1:1，所以体积分数为50%

Answer 5

氧化铜中增加的质量即为氧原子的质量，1.6/16=0.1mol
混合气体的物质的量为0.896/22.4=0.04mol
假设混合气体中氧气：臭氧=x:y
x*2+y*3=0.1
x+y=0.04
x=y=0.02
混合气体中氧气和臭氧各一半
答案即为1/2

Answer 6

一、因为是足量铜粉且充分加热，可理解为所有的氧气和臭氧都与铜粉反应，所以根据质量守恒定律可以知道混合气的总质量为21.6g-20.0g=1.6g；
二、混合气的摩尔数为0.896/22.4=0.04mol ，
此时可以求出混合气体的混合摩尔质量为：1.6/0.04=40g/mol
三、设臭氧的体积分数为X，则摩尔百分比也为X，根据上面得出的混合气体摩尔质量可以得出下式：48X+32（1-X）=40，求的X=0.5，所以混合气中臭氧的体积分数为50%
希望对你有帮助