Question

11．（1）把盛满NO₂和O₂的混合气体的试管倒立于水中．
①若一段时间内水上升且充满试管，则原混合气体中NO₂和O₂的体积比是4：1，若假设生成的溶质不向外扩散，且为标准状况．则所得溶液的物质的量浓度应为0.036mo/L．（保留二位有效数字）
②若一段时间后上升的水只升到试管容积的一半，则剩余的气体为O₂（用化学式表示）．原混合气体中，NO₂和O₂的体积比是2：3．
（2）二氧化氮和氨气在一定条件下，充分反应，得到非常稳定的产物，其化学方程式为：6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O，若20mlNO₂和NH₃的混合气体在一定条件下发生上述反应，已知实际参加反应的NO₂比NH₃少2mL，则原混合气体中NO₂和NH₃的物质的量之比可能为BD
A．3：4        B．3：2         C．1：2       D．3：7．

Answer 1

分析 （1）①根据反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃分析原混合气体中NO₂和O₂的体积比；根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$、c=$\frac{n}{V}$计算；
②根据反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知剩余的气体不可能为NO，利用差量法计算出反应消耗的二氧化氮、氧气体积，然后得出氧气总体积，再计算出原混合气体中NO₂和O₂的体积比；
（2）实际参加反应的NO₂比NH₃少2mL，由6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O可知，参加反应的NO₂、NH₃的体积分别为6mL、8mL，故剩余气体为20mL-6mL-8mL=6mL，剩余气体可能为NO₂，可能为NH₃，据此讨论计算．

解答 解：（1）①若一段时间内水上升且充满试管，说明二氧化氮和氧气恰好反应，根据方程式4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可知原混合气体中NO₂和O₂的体积比为4：1；
设试管容积为VL，则试管中气体的物质的量为：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，根据反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可知生成硝酸的物质的量为：$\frac{V}{22.4}$mol×$\frac{4}{5}$=$\frac{V}{28}$mol，则所得溶液中硝酸的浓度为：$\frac{\frac{V}{28}mol}{VL}$≈0.036mo/L，
故答案为：4：1；0.036mo/L；
②若一段时间后上升的水只升到试管容积的一半，根据反应3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知，若剩余的NO，则原混合物中含有的二氧化氮体积为原先总体积的$\frac{1}{2}$×3=$\frac{3}{2}$＞1，剩余剩余的气体为O₂；设试管容积为VL，则反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃中消耗的二氧化氮的体积为：$\frac{1}{2}$VL×$\frac{4}{5}$=$\frac{2}{5}$VL，原混合气体中含有氧气的体积为$\frac{3}{5}$L，原混合气体中，NO₂和O₂的体积比是：$\frac{2}{5}$VL：$\frac{3}{5}$L=2：3，
故答案为：O₂；2：3；
（2）实际参加反应的NO₂比NH₃少2mL，由6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O可知，参加反应的NO₂、NH₃的体积分别为6mL、8mL，故剩余气体为20mL-6mL-8mL=6mL，
若剩余气体为NO₂，则V（NO₂）=6mL+6mL=12mL，物质的量之比等于体积之比，故n（NO₂）：n（NH₃）=V（NO₂）：v（NH₃）=12mL：8mL=3：2，
若剩余气体为NH₃，则v（NH₃）=8mL+6mL=14mL，物质的量之比等于体积之比，故n（NO₂）：n（NH₃）=V（NO₂）：v（NH₃）=6mL：14mL=3：7，
故答案为：BD．

点评 本题考查了有关讨论的计算、混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的化学计算能力．