Question

3．治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O．某学生在实验室用一定量的铜与足量的硝酸反应，收集到标准状况下NO、NO₂和N₂O₄的混合气体共aL．若将上述混合气体通入1L 1mol/L的NaOH溶液中恰好被完全吸收．下列分析错误的是（　　）

• A． 11.2L＜a＜22.4L
• B． 若a=16.8L，V（N₂O₄）=5.6L
• C． 若a=16.8L，n（NaNO₂）：n（NaNO₃）=4：1
• D． 若混合气体与NaOH溶液反应只生成一种盐，则n（NO）=0.5mol

Answer 1

分析 A．根据原子守恒可知，当气体完全为N₂O₄时，气体体积最小，当完全为二氧化氮时，气体体积最大；
B．根据反应可知，NO、NO₂与氢氧化钠溶液完全反应时，无论二氧化氮是否过量，气体的物质的量与氢氧化钠的物质的量相等，所以消耗的气体减少的部分恰好为四氧化二氮的物质的量，据此列式计算；
C．根据B可知，V（N₂O₄）=5.6L，剩余的气体为NO、NO₂的混合物，由于二氧化氮只要过量就可以完全被吸收，则无法计算生成的硝酸钠和亚硝酸钠的物质的量之比；
D．若混合气体与NaOH溶液反应只生成一种盐，则该盐只能为亚硝酸钠，根据反应方程式NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O及氢氧化钠的物质的量计算出NO的物质的量．

解答 解：A.1L 1mol/L的NaOH溶液中含有氢氧化钠的物质的量为：1mol/L×1L=1mol，根据原子守恒可知，当气体完全为N₂O₄时，转化成二氧化氮时体积为2a，
根据反应2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O可知，$\frac{2amol}{22.4L/mol}$=1mol，解得：a=11.2，；当完全为二氧化氮或（NO、NO₂的体积1：1）时，气体体积最大，则：$\frac{amol}{22.4L/mol}$=1mol，解得：a=22.4，所以a的范围为：11.2L＜a＜22.4L，故A正确；
B．根据反应方程式可知，NO、NO₂与氢氧化钠溶液完全反应时，无论二氧化氮是否过量，气体的物质的量与氢氧化钠的物质的量相等，则消耗的气体减少的部分恰好为四氧化二氮的物质的量，氢氧化钠为1mol，完全反应消耗标况下气体体积为：22.4L/mol×1mol=22.4L，故混合气体中二氧化氮的体积为：22.4L-16.8L=5.6L，故B正确；
C．若a=16.8L，根据B可知四氧化二氮的体积为5.6L，结合反应可知，只要V（NO₂）≥V（NO），氢氧化钠溶液就可以完全吸收气体，由于无法判断一氧化氮和二氧化氮的物质的量，则无法计算生成硝酸钠和亚硝酸钠的物质的量之比，故C错误；
D．若混合气体与NaOH溶液反应只生成一种盐，则该盐只能为NaNO₂，根据反应方程式NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，NO的物质的量为：n（NO）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=0.5mol，故D正确；
故选C．

点评 本题考查混合物计算、根据方程式计算，题目难度中等，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，判断气体完全吸收满足的条件是关键，属于字母型计算，增大计算难度，为易错题目．