Question

10．一定量的浓硝酸与铜反应生成NO、NO₂、N₂O₄混合气体．测出混合气体密度是同温同压下氢气的28倍．再将气体通过足量水充分吸收后，体积变为原来的2/3（相同条件下测定）．计算混合气体中NO₂的体积分数．

Answer 1

分析 对氢气的相对密度为28的混合气体，平均分子量为56，浓硝酸与足量的铜反应生成的混合气体是NO₂，N₂O₄，NO，设生成1mol混合气体，三者的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，根据物质的量以及平均摩尔质量列式，结合气体通过水后，体积缩小了$\frac{2}{3}$计算xmol，ymol，zmol在相同条件下，体积百分含量等于物质的量分数，据此进行分析．

解答 解：对氢气的相对密度为28的混合气体，平均分子量为56，浓硝酸与足量的铜反应生成的混合气体是NO₂，N₂O₄，NO，设生成1mol混合气体，三者的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，故x+y+z=1mol①，平均相对分子质量为56，得46x+92y+30z=56②，气体通过水后，体积缩小了$\frac{2}{3}$，即最后气体体积为$\frac{1}{3}$，N₂O₄相当于2个NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，相当于NO₂和N₂O₄与水反应生成NO，3个NO₂生成1个NO，即：$\frac{（x+2y）}{3}+z=\frac{1}{3}$，③，联①②③解得：x=$\frac{49}{54}$mol，则混合气体中含NO₂的体积百分含量为$\frac{\frac{49}{54}}{1}×100%$=90.7%
答：计算混合气体中NO₂的体积分数90.7%．

点评 本题考查氮的化合物的计算，为高频考点，注意隐含条件2NO₂?N₂O₄为解答的关键，侧重考查学生的分析思维能力与解题方法技巧，题目难度中等．