Question

实验室用向上排空气法收集NO₂气体，若用150mL的集气瓶收集了一定量的NO₂后，将集气瓶倒置于盛满水的水槽里，充分作用后残留60mL气体，将集气瓶从水槽中取出，又见瓶中气体变成红棕色，据此推知收集的NO₂气体的体积为［空气按体积比V（N₂）∶V（O₂）=4∶1计，不考虑N₂O₄的生成］（      ）。
A．50mL       B．72mL        C．78mL       D．100mL

Answer 1

D
【试题分析】
有关氮的氧化物溶于水的计算一般只是NO₂或NO₂与O₂或NO₂、NO、O₂等溶于水的计算，而本题增加了空气这一成分，使本题的思维空间变得很大。如果概念不清，思维不畅，则只能是“望题兴叹”。
解答本题的关键是要弄清楚两个问题：①60mL残留气体的成分为NO和N₂，且NO由NO₂与H₂O反应得到；②空气中的O₂与NO₂按3∶4消耗完全。
根据题意可分析推理如下：

        150mL     60mL
由此可见，N₂的量在整个反应过程中是不变量。抓住这一点，根据空气中的N₂和O₂的体积比为4∶1，可设O₂为xmL，则N₂为4xmL，反应后剩余的NO为（60-4x）mL。
由4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可知xmLO₂要消耗掉4xmL的NO₂；再根据3NO₂+H₂O=2HNO₃
+NO，可知需3（60-4x）mL的NO₂，才能生成（60-4x）mLNO。可列出以下方程：
4x+3（60-4x）+4x+x=150
解得x=10（mL）。
所以，收集的NO₂的量为：4xmL+3（60-4x）mL=4×10mL+3（60-4×10）mL=100mL。