Question

(1)在同温、同压下，实验测得CO、N₂和O₂三种气体的混合气体的密度是H₂的14.5倍，其中O₂的质量分数为        。若其中CO和N₂的物质的量之比为1：1，则混合气体中氧元素的质量分数为        。

(2)相同条件下，某Cl₂与O₂混合气体100 mL恰好与150 mL H₂化合生成HCl和H₂O，则混合气体中Cl₂与O₂的体积比为        ，混合气体的平均相对分子质量为        。

Answer

(1)27.6%；48.3% (2)1：1；51.5

【解析】(1)三种气体的平均相对分子质量为14.5×2＝29，因CO与N2的相对分子质量相同，求算平均相对分子质量时可一并考虑，设O2的物质的量分数为x，则CO和N2的物质的量分数为(1－x)，因此有：32x＋28(1－x)＝29，解得x＝0.25。O2的质量分数为×100%≈27.6%。若CO和N2的物质的量之比为1：1，设混合气体为1 mol，则混合气体中氧元素的物质的量为：0.25 mol×2＋(0.75 mol÷2)×1＝0.875 mol，氧元素的质量分数为×100%≈48.3%。(2)设Cl2的体积为x mL，则O2的体积为(100－x) mL。根据反应H2＋Cl22HCl、2H2＋O22H2O知，反应中消耗的H2为：x mL＋2(100－x) mL＝150 mL，解得x＝50 mL。因此n(Cl2)：n(O2)＝1：1。体积百分含量各占50%。混合气体的平均相对分子质量为：71×50%＋32×50%＝51.5。