Question

19．標況下將12ml充滿NO₂和O₂混合氣體的試管，倒置于水槽中，反應停止后試管內剩余2ml的無色氣體，求：
（1）原混合氣體中NO₂和O₂各多少毫升？
（2）假設生成的溶液不向試管外擴散，試管中所得溶液的物質的量濃度是多少？

Answer 1

分析 NO₂和O₂混合氣體與反應可能的反應式有：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據(jù)反應的方程式有討論的方法計算．

解答 解：（1）如氧氣過量，則剩余2ml無色氣體為氧氣，設參加反應的氧氣的體積為x，則有：
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4x   x
4x+x=12ml-2ml=10ml，
x=2ml，所以氧氣的體積為：2ml+2ml=4ml，NO2氣體體積為8ml；
如NO₂過量，則剩余2ml無色氣體為NO，設氧氣的體積為y，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4y    y
 3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
  3              1
（12ml-y-4y）    2
y=1.2ml，氧氣為1.2ml，NO₂為10.8ml，
答：原混合氣體中O₂體積為4ml或1.2mlNO₂體積為8ml或10.8ml；
（2）假設生成的溶液不向試管外擴散，試管中所得溶液的物質的量濃度，
如氧氣過量
    4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
    4    1        4
$\frac{8}{22.4}$ mol     $\frac{8}{22.4}$mol
溶液濃度=$\frac{\frac{8}{22.4}}{12-2}$=0.357mol/L；
如NO₂過量
          4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 
          $\frac{4.8}{22.4}$         $\frac{4.8}{22.4}$
           3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
（10.8-$\frac{4.8}{22.4}$ ）   $\frac{2}{3}$（10.8-$\frac{4.8}{22.4}$）

溶液濃度=$\frac{\frac{8}{22.4}+\frac{2}{3}（10.8-\frac{8}{22.4}）}{10}$=0.0393mol/L，
答：試管中所得溶液的物質的量濃度是0.357mol/L或0.0393mol/L

點評 本題考查了氮氧化物和氧氣混合通入水中形成溶液濃度和氣體組成的計算分析，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．