Question

20．某燒瓶（已抽成真空）及瓶塞質量為100.00g，此燒瓶充滿O₂（標準狀況下）后質量為101.60g（含瓶塞），則此燒瓶的容積為1.12L．若用此燒瓶用排空氣法收集HCl氣體，一段時間后，密封，稱得燒瓶及瓶塞質量為101.75g．隨機將其倒置于水槽中，如圖所示，最終液面會上升至燒瓶總體積的$\frac{5}{6}$，燒瓶內溶液的物質的量濃度為$\frac{1}{22.4}$mol/L（不考慮溶質的擴散）．

Answer 1

分析 計算氧氣的質量，根據n=$\frac{m}{M}$計算氧氣物質的量，再根據V=nV_m計算氧氣體積，燒瓶的容積等于氧氣的體積；
用排空氣法收集HCl，容器收集的氣體物質的量等于氧氣物質的量，計算平均相對分子質量，進而計算HCl、空氣的體積之比，最終液面會上升體積HCl的體積，即溶液體積等于HCl體積，令溶液體積為1L，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算HCl的物質的量，根據c=$\frac{n}{V}$計算所得溶液濃度．

解答 解：容器內氧氣的質量為101.60g-100.00g=1.60g，氧氣物質的量為$\frac{1.60g}{32g/mol}$=0.05mol，則氧氣體積為0.05mol×22.4L/mol=1.12L，即燒瓶的容積為1.12L；
用排空氣法收集HCl，容器內氣體物質的量為0.05mol，質量為101.75g-100.00g=1.75g，平均相對分子質量為$\frac{1.75}{0.05}$=35，設HCl、空氣物質的量分別為xmol、ymol，則$\frac{36.5x+29y}{x+y}$=35，整理可得x：y=5：1，最終液面會上升體積HCl的體積，故最終液面會上升至燒瓶總體積的$\frac{5}{6}$，
所得溶液體積等于HCl體積，令溶液體積為1L，則HCl的物質的量$\frac{1L}{22.4L/mol}$=$\frac{1}{22.4}$mol，得溶液濃度為$\frac{\frac{1}{22.4}mol}{1L}$=$\frac{1}{22.4}$mol/L，
故答案為：1.12；$\frac{5}{6}$；$\frac{1}{22.4}$mol/L．

點評 本題考查物質的量有關計算，物質的量濃度計算關鍵是明確氣體體積、溶液體積的關系，難度不大．