Question

1．将NO₂，NH₃，O₂的混合气体26.88L通过足量浓H₂SO₄后，溶液质量增加45.76g，气体体积缩小至2.24L（气体体积已换算到标准状况），求原混合气体的平均相对分子质量．（提示：浓硫酸只吸收 NH₃）

Answer 1

分析 氨气与稀硫酸溶液发生如下反应：2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄；NO₂和O₂在溶液中发生如下反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、2NO+O₂=2NO₂，将两个反应方程式相加可得总反应方程式：O₂+4NO₂+2H₂O=4HNO₃，
剩余的2.24L气体可能为O₂或NO，根据m=nM计算出剩余气体质量，溶液增加的质量加剩余气体的质量为原混合气体的质量，进而计算混合气体平均相对分子质量．

解答 解：该混合气体的物质的量为：n=$\frac{26.88L}{22.4L/mol}$=1.2mol，
氨气与稀硫酸溶液发生如下反应：2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄；NO₂和O₂在溶液中发生如下反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO、2NO+O₂=2NO₂，将两个反应方程式相加可得总反应方程式：O₂+4NO₂+2H₂O=4HNO₃，
①若剩余的2.24L气体为氧气，剩余O₂的物质的量为$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，则剩余的O₂的质量为：m=n×M=0.1mol×32g/mol=3.2g，
由质量守恒定律可得，溶液增加的质量加剩余气体的质量为原混合气体的质量，所以原混合气体的质量为：45.76g+3.2g=48.96g，则原混合气体的平均摩尔质量为：$\frac{48.96g}{1.2mol}$=40.8g/mol，其平均相对分子质量为40.8；
②若剩余的气体为NO，则剩余的NO的质量为：m=n×M=0.1mol×30g/mol=3.0g，由质量守恒定律可得，溶液增加的质量加剩余气体的质量为原混合气体的质量，所以原混合气体的质量为：45.76g+3.0g=48.76g，所以原混合气体的平均摩尔质量为：$\frac{48.76g}{1.2mol}$≈40.6g/mol，其平均相对分子质量为40.6，
答：原混合气体的平均相对分子质量可能为40.8或40.6．

点评 本题考查物质的量的有关计算，关键是利用质量守恒定律计算混合气体总质量，注意掌握讨论法在化学计算中的应用，试题侧重考查学生分析计算能力．