Question

11．容积为10mL的试管中充满NO₂和O₂的混合气体，倒立于盛水的水槽中，
（1）若水全部充满试管，则原混合气体中NO₂与O₂的体积分别为8mL，2mL；
（2）若最后剩余气体为1mL，则原混合气体中的NO₂的体积可能是7.2mL或8.6mL．

Answer 1

分析 （1）若没有气体剩余，说明恰好发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，根据反应方程式进行计算；
（2）先判断过量的气体的成分，若为氧气，然后根据 4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃计算，求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的氧气，若为NO，先根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO求出过量的NO₂，然后根据4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的NO₂．

解答 解：（1）若无气体剩余，则二氧化氮和氧气恰好反应，根据反应方程式 4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可知，二氧化氮与氧气的体积之比恰好为：4：1，则原混合气体中含有二氧化氮的体积为：10mL×$\frac{4}{5}$=8mL，含有氧气的体积为：10mL-8mL=2mL，
故答案为：8；2；
（2）NO₂和O₂混合气体的试管倒立于水中，发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 最后剩余气体可能为氧气，也可能是NO气体．
若剩余气体为氧气，设参加4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 反应消耗的氧气为x，则有消耗的NO₂为4x，即：5x=9mL，x=1.8mL．即氧气为2.8ml，V（NO₂）=7.2ml；
若剩余气体为NO气体，则有3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，说明过量的NO₂为3mL，反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃消耗的气体总体积为7mL，设反应消耗的氧气为y，则有消耗的NO₂为4y则有5y=7mL，y=1.4mL，即此时氧气为1.4mL，V（NO₂）=8.6ml；
故答案为：7.2；8.6．

点评 本题主要考查了NO₂、O₂和H₂O反应的计算，需要注意的是对于该反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 过量的气体为NO₂，但最后的剩余气体不是NO₂，而是NO，原因是3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，为易错题，题目难度中等．