Question

4．由二氧化氮、氨、氧氣組成的混合氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下占有的體積是22.4L．通過量酸充分吸收后，溶液質(zhì)量增加了35.8g，氣體體積縮小至2.24L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）．試通過計(jì)算求出原混合氣體中各氣體的體積．

Answer 1

分析 根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算出原混合氣體及最后剩余氣體的物質(zhì)的量；剩余的氣體可能為氧氣，也可能為NO；當(dāng)剩余氣體為NO時(shí)，氧氣完全反應(yīng)，設(shè)氨氣的物質(zhì)的量是xmol，氧氣是ymol，二氧化氮的物質(zhì)的量為4y+0.3；當(dāng)剩余氣體為氧氣時(shí)，二氧化氮完全反應(yīng)，設(shè)原混合氣體中氨氣、二氧化氮的物質(zhì)的量分別為x、y，則氧氣的總物質(zhì)的量為：$\frac{1}{4}$y+0.1；再分別根據(jù)混合氣體總物質(zhì)的量、稀硫酸溶液增加質(zhì)量列式計(jì)算即可．

解答 解：標(biāo)準(zhǔn)狀況下22.4L氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{22.4L}{22.4L/mol}$=1mol，
最后得到的2.24L氣體的物質(zhì)的量為0.1mol，0.1mol氣體可能為氧氣，也可能為NO，
當(dāng)剩余0.1mol氣體為NO時(shí)，氧氣和NO₂溶于水的方程式為4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，過量的NO₂發(fā)生反應(yīng)3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所以過量的NO₂是0.3mol；稀硫酸增加的質(zhì)量包括氨氣和參加反應(yīng)的NO₂和氧氣的質(zhì)量之和，原氣體總共1mol，若設(shè)氨氣的物質(zhì)的量是xmol，氧氣是ymol，
則：x+y+4y+0.3=1、17x+4y×46+32y+0.3×46-0.1×30=35.8g，
解得：x=0.2、y=0.1，所以NO₂的物質(zhì)的量是：4y+0.3mol=0.7mol；
所以原混合氣體最后氨氣的體積為：22.4L/mol×0.2mol=4.48L；二氧化氮體積為：22.4L/mol×0.7mol=15.68L；氧氣體積為：22.4L/mol×0.1mol=2.24L；
當(dāng)剩余的0.1mol氣體為氧氣時(shí)，二氧化氮完全反應(yīng)生成硝酸，氧氣和NO₂溶于水的方程式為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，設(shè)原混合氣體中氨氣、二氧化氮的物質(zhì)的量分別為x、y，則氧氣的總物質(zhì)的量為：$\frac{1}{4}$y+0.1，則：x+y+$\frac{1}{4}$y+0.1=1、17x+46y+$\frac{1}{4}$y×32=35.8，
解得：x=0.11mol、y=0.63mol，則氧氣的總物質(zhì)的量為：$\frac{1}{4}$y+0.1mol=0.26mol，
所以原混合氣體最后氨氣的體積為：22.4L/mol×0.11mol=2.464；二氧化氮體積為：22.4L/mol×0.63mol=14.112L；氧氣體積為：22.4L/mol×0.26mol=5.824L；答：原混合氣體中氨氣、二氧化氮、氧氣的體積分別為：4.48L、15.68L、2.24L或2.464L、14.112L、5.824L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物反應(yīng)的計(jì)算，題目難度中等，明確最后剩余氣體組成及發(fā)生反應(yīng)實(shí)質(zhì)為解答關(guān)鍵，注意掌握討論法在化學(xué)計(jì)算最后的應(yīng)用，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．