Question

（10分）臭氧层是地球生命的保护神，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：3O₂ 2O₃。

（1）若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。

（2）将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为________L。

（3）实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为________。

Answer

（1） 35.6 ；（2） 3 ；（3） 0.5（或50%）。

【解析】

试题分析：（1）假设反应前氧气的物质的量是100mol,若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，则反应后含有O2的物质的量是70mol,反应后产生的气体含有O3的物质的量是20mol所得混合气的平均摩尔质量M=m÷n=(100mol×32g/mol)÷(70mol+20mol)= 35.6g/mol；（2） 根据反应方程式3O22O3可知若有3L氧气反应，能够产生2L的O3，则反应后气体体积减少1L，现在将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，减少了8L－6.5 L=1. 5 L所以其中臭氧为2×1. 5 L=3L；（3）n(气体)=0.896L÷ 22.4L/mol=0.04mol,固体质量增加了21.6 g－20.00g=1.6g,则n(O)=1.6g÷16g/mol=0.1mol。假设混合气体中含O2、O3的物质的量分别是x、y,则x+y=0.04mol；2x+3y=0.1mol.解得x=0.02mol，y=0.02mol，所以混合气体中臭氧的体积分数为(0.02mol÷0.04mol)×100%=50%。

考点：考查混合气体的平均相对分子质量的计算、物质的转化率和混合物中物质含量的计算的知识。