Question

6．标准状况下，一支容积为18mL装满NO₂气体的试管，倒立于装满水的水槽中，经过一段时间后，反应已进行完全，液面上升一段距离，问：试管中剩余哪种气体？该气体的体积为多少？生成的溶液的物质的量浓度为多少？

Answer 1

分析 将盛有18mLNO₂的试管倒扣水中，NO₂能和水发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所剩余气体的体积的体积为原来气体体积的$\frac{1}{3}$，根据生成的硝酸的物质的量和所得溶液的体积来计算硝酸的浓度．

解答 解：将盛有18mLNO₂的试管倒扣水中，NO₂能和水发生反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，设生成的NO的体积为XmL，则有：
               3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
                3              1
               18mL            XmL
则有：$\frac{3}{18}$=$\frac{1}{X}$
解得X=6mL；
18mLNO₂的物质的量n=$\frac{0.018L}{22.4L/mol}$=$\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，设所生成的HNO₃的物质的量为Ymol
则有：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
       3               2
   $\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}$mol        Ymol
则有：$\frac{3}{\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}}$=$\frac{2}{Y}$
解得Y=$\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}×\frac{2}{3}$mol
由于反应后剩余的NO的体积为6mL，则所得硝酸溶液的体积为12mL，则所得硝酸的物质的量浓度C=$\frac{\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}×\frac{2}{3}mol}{12×1{0}^{-3}L}$=$\frac{1}{22.4L/mol}$=0.045mol/L．
答：剩余的体积为NO，体积为6mL，所得硝酸溶液的浓度为0.045mol/L．

点评 本题考查了NO₂溶于水的计算，应注意的是生成的NO是原来体积的$\frac{1}{3}$，故溶液将充满试管的$\frac{2}{3}$．