题目内容

18.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.50mLB.72mLC.78mLD.100mL

分析 可能发生的反应为:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,3NO2+H2O=2HNO3+NO,试管中O2和NO2气体按体积比1:4混合全部溶解,由于将集气瓶从水槽中取出,又见瓶中气体变成红棕色,说明剩余气体为NO,先根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算剩余二氧化氮体积,然后根据3NO2+H2O=2HNO3+2NO求出过量的NO2,进而计算总的NO2的体积.

解答 解:NO2和O2与水的反应属于循环反应,可简化为:4NO2+O2+2H2O=4HNO3
由于将集气瓶从水槽中取出,又见瓶中气体变成红棕色,说明剩余气体为NO,
根据3NO2+H2O=2HNO3+NO可知,容器中残留60mL气体,说明剩余的为NO和空气中的氮气,设参加反应的O2气体体积为x,空气中N2和O2按体积比4:1计,剩余氮气为4x,
4NO2+O2+2H2O=4HNO3,3NO2+H2O=2HNO3+NO
4x   x         (150mL-4x-x-4x) $\frac{1}{3}$(150mL-9x)                
 $\frac{1}{3}$(150mL-9x)+4x=60mL,解得x=10mL,
则原混合气体中二氧化氮的体积为:4x+(150mL-4x-x-4x)=100mL,
故选D.

点评 本题考查了氮氧化物的性质、混合物有关计算,题目难度中等,合理判断反应后气体组成为解答关键,再结合反应的方程式计算,试题培养了学生的分析及化学计算能力.

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