将一定量的H2、CO和CO2的混合气体通入盛有足量Na2O2粉末(Na2O2体积忽略不计)的密闭容器中,用电火花引燃直至反应完全.恢复到原温度,容器内的压强为原来的,则原混合气体的平均相对分子质量不可能是A.15B.28C.30D.36
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解析分析:Na2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,CO与H2在氧气中完全燃烧,生成CO2和H2O,生成的CO2和H2O再与Na2O2反应.2CO+O22CO2,一氧化碳与二氧化碳物质的量相等,Na2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,质量增重△m=2Na2CO3-2Na2O2=2CO,可知反应后固体质量增加量为CO的质量;2H2+O22H2O,生成的水与氢气物质的量相等,Na2O2与H2O反应2:H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,质量增重△m=2H2O-O2=2H2,可知反应后固体增加的质量为氢气质量,相当于是H2、CO与过氧化钠直接发生化合反应,恢复到原温度,容器内的压强为原来的,剩余气体为O2,不可能为H2或CO.令原混合物的物质的量为4mol,则反应后氧气的物质的量为1mol,由方程式可知原混合物中二氧化碳为2mol,氢气与CO共4mol-2mol=2mol,利用端值法讨论判断混合气体的平均相对分子质量的范围.
解答:Na2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,CO与H2在氧气中完全燃烧,生成CO2和H2O,生成的CO2和H2O再与Na2O2反应.2CO+O22CO2,一氧化碳与二氧化碳物质的量相等,Na2O2与CO2反应:2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,质量增重△m=2Na2CO3-2Na2O2=2CO,可知反应后固体质量增加量为CO的质量;2H2+O22H2O,生成的水与氢气物质的量相等,Na2O2与H2O反应2:H2O+2Na2O2=4NaOH+O2,质量增重△m=2H2O-O2=2H2,可知反应后固体增加的质量为氢气质量,相当于是H2、CO与过氧化钠直接发生化合反应,恢复到原温度,容器内的压强为原来的,剩余气体为O2,不可能为H2或CO,
令原混合物的物质的量为4mol,则反应后氧气的物质的量为1mol,由方程式可知原混合物中二氧化碳为2mol,氢气与CO共4mol-2mol=2mol,
若为H2和CO2的混合物,混合气体的平均相对分子质量为=23,
若为CO和CO2的混合物,混合气体的平均相对分子质量为=36,
则混合气体的平均相对分子质量介于23~36,
故选AD.
点评:本题考查混合物的计算,题目难度较大,注意当气体剩余时,能正确判断剩余气体的成分,为解答该题的关键.