Question

一支容积为12 mL的试管内充满O₂和NO₂的混合气体，将试管倒置于水中，充分反应后：（1）若无气体剩余，原混合气体中NO₂和O₂的体积各为多少？（2）若气体剩余2 mL，原混合气体中NO₂和O₂的体积各为多少？

Answer 1

解析：当NO₂和O₂的混合气体溶于足量的水中，发生如下反应：4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃

若V（NO₂）∶V（O₂）=4∶1，则无气体剩余；若V（NO₂）∶V（O₂）＜4∶1，则有O₂剩余；若V（NO₂）∶V（O₂）＞4∶1，则有NO剩余（因过量的NO₂和H₂反应：3NO₂+H₂O2HNO₃+NO，所以剩余气体是NO）。

（1）设原混合气体中NO₂为x mL，则O₂为（12-x）mL,

4NO₂+O₂+2H₂O4HNO₃

  4        1

  x     (12-x)

4∶x=1∶（12-x），得x=9.6。

所以V（NO₂）=9.6 mL,V(O₂)=12 mL-9.6 mL=2.4 mL。

(2)若剩余2 mL气体为O₂，设NO₂为y mL，参加反应的O₂为（10-y）mL。

则4∶y=1∶(10-y),y=8 mL。

所以V（NO₂）=8 mL，V（O₂）=12 mL-9.6 mL=2.4 mL。

（2）若剩余2 mL气体为NO，设参加反应的O₂为z mL，与O₂反应的NO₂则为4 z mL，又根据：

3NO₂+H₂O2HNO₃+NO，

   3                               1

  6 mL                        2 mL

与水反应的NO₂为6 mL。

则?z+4z?=6 mL,z=1.2 mL，V（NO₂）=4z+6 mL。

所以V（O₂）=1.2 mL,V(NO₂)=10.8 mL。

答案：（1）V（NO₂）=9.6 mL,V(O₂)=2.4 mL。

（2）若剩余气体为O₂，V（NO₂）=8 mL，V（O₂）=4 mL，若剩余气体为NO,V(NO₂)=10.8 mL，V（O₂）=1.2 mL。