Question

臭氧層是地球生命的保護(hù)神，臭氧比氧氣具有更強(qiáng)的氧化性．實(shí)驗(yàn)室可將氧氣通過(guò)高壓放電管來(lái)制取臭氧：
3O₂

放電

2O₃
（1）若在上述反應(yīng)中有30%的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，所得混合氣的平均摩爾質(zhì)量為

 

（保留一位小數(shù)）．
（2）將8L氧氣通過(guò)放電管后，恢復(fù)到原狀況，得到氣體6.5L，其中臭氧的體積為

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)室將氧氣和臭氧的混合氣體0.896L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）通入盛有20.0g銅粉的反應(yīng)器中，充分加熱后，氣體完全被吸收，粉末的質(zhì)量變?yōu)?1.6g．則原混合氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)為

 

．
（4）反應(yīng)3BrF₃+5H₂O═HBrO₃+Br₂+9HF+O₂↑中，若生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的6.72L O₂，則整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為

 

，此時(shí)被水還原的BrF₃的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量的相關(guān)計(jì)算

專題：

分析：（1）假設(shè)氧氣物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)方程式計(jì)算氣體物質(zhì)的量的減少量，進(jìn)而計(jì)算混合氣體總物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算氧氣質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后混合氣體總質(zhì)量等于起始氧氣的質(zhì)量，再根據(jù)M=

m總

n總

計(jì)算；
（2）根據(jù)氣體差量，利用差量法計(jì)算生成臭氧的體積；
（3）0.896L混合氣體物質(zhì)的量為

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，根據(jù)氧氣、臭氧的總質(zhì)量、總物質(zhì)的量列方程計(jì)算各自物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算臭氧的體積分?jǐn)?shù)；
（4）在反應(yīng)3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合價(jià)變化情況為：溴元素由+3價(jià)升高為+5價(jià)，溴元素由+3價(jià)降低為0價(jià)，氧元素化合價(jià)由-2價(jià)升高為0價(jià)，所以BrF₃既起氧化劑也起還原劑作用，同時(shí)水也起還原劑作用，計(jì)算生成Br₂的物質(zhì)的量、生成氧氣物質(zhì)的量，根據(jù)生成Br₂時(shí)Br元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子，水被氧化生成氧氣，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算被水還原的BrF₃的物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）假設(shè)氧氣物質(zhì)的量為10mol，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)后混合氣體總質(zhì)量等于起始氧氣的質(zhì)量，即反應(yīng)后混合氣體總質(zhì)量為10mol×32g/mol=320g，反應(yīng)中有30%的氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，則參加反應(yīng)的氧氣為3mol，根據(jù)3O₂

放電

2O₃可知?dú)怏w物質(zhì)的量減少1mol，故反應(yīng)后混合氣體總物質(zhì)的量為10mol-1mol=9mol，則反應(yīng)后混合氣體平均摩爾質(zhì)量為

320g

9mol

=35.6g/mol，故答案為：35.6g/mol；
（2）氣體體積減少8L-6.5L=1.5L，則：
 3O₂

放電

2O₃  體積減少
        2      1
        V   1.5L
V=

1.5L×2

1

=3L
故答案為：3L；
（3）0.896L混合氣體物質(zhì)的量為

0.896L

22.4L/mol

=0.04mol，反應(yīng)后固體質(zhì)量增重21.6g-20g=1.6g，氣態(tài)全部參與反應(yīng)，設(shè)氧氣、臭氧的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者總質(zhì)量、總物質(zhì)的量，則：

x+y=0.04 32x+48y=1.6

解得x=0.02  y=0.02
故臭氧的體積分?jǐn)?shù)為

0.02mol

0.04mol

×100%=50%，
故答案為：50%；
（4）在反應(yīng)3BrF₃+5H₂O=HBrO₃+Br₂+9HF+O₂中，元素化合價(jià)變化情況為：溴元素由+3價(jià)升高為+5價(jià)，溴元素由+3價(jià)降低為0價(jià)，氧元素化合價(jià)由-2價(jià)升高為0價(jià)，所以BrF₃既起氧化劑也起還原劑作用，同時(shí)水也起還原劑作用，
6.72L O₂的物質(zhì)的量為

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol，根據(jù)方程式可知，生成Br₂的物質(zhì)的量為0.3mol，生成氧氣物質(zhì)的量為0.3mol，故轉(zhuǎn)移電子為0.3mol×2×（3-0）×N_Amol^-1=1.8N_A，
令被水還原的BrF₃的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，則：0.3mol×2×2=xmol×（3-0），解得x=0.4，
故答案為：1.8N_A；0.4．

點(diǎn)評(píng)：本題考查混合物計(jì)算、氧化還原反應(yīng)計(jì)算，難度中等，（4）中注意根據(jù)化合價(jià)變化分析，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算．