Question

19．标况下将12ml充满NO₂和O₂混合气体的试管，倒置于水槽中，反应停止后试管内剩余2ml的无色气体，求：
（1）原混合气体中NO₂和O₂各多少毫升？
（2）假设生成的溶液不向试管外扩散，试管中所得溶液的物质的量浓度是多少？

Answer 1

分析 NO₂和O₂混合气体与反应可能的反应式有：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根据反应的方程式有讨论的方法计算．

解答 解：（1）如氧气过量，则剩余2ml无色气体为氧气，设参加反应的氧气的体积为x，则有：
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4x   x
4x+x=12ml-2ml=10ml，
x=2ml，所以氧气的体积为：2ml+2ml=4ml，NO2气体体积为8ml；
如NO₂过量，则剩余2ml无色气体为NO，设氧气的体积为y，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4y    y
 3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
  3              1
（12ml-y-4y）    2
y=1.2ml，氧气为1.2ml，NO₂为10.8ml，
答：原混合气体中O₂体积为4ml或1.2mlNO₂体积为8ml或10.8ml；
（2）假设生成的溶液不向试管外扩散，试管中所得溶液的物质的量浓度，
如氧气过量
    4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
    4    1        4
$\frac{8}{22.4}$ mol     $\frac{8}{22.4}$mol
溶液浓度=$\frac{\frac{8}{22.4}}{12-2}$=0.357mol/L；
如NO₂过量
          4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 
          $\frac{4.8}{22.4}$         $\frac{4.8}{22.4}$
           3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
（10.8-$\frac{4.8}{22.4}$ ）   $\frac{2}{3}$（10.8-$\frac{4.8}{22.4}$）

溶液浓度=$\frac{\frac{8}{22.4}+\frac{2}{3}（10.8-\frac{8}{22.4}）}{10}$=0.0393mol/L，
答：试管中所得溶液的物质的量浓度是0.357mol/L或0.0393mol/L

点评 本题考查了氮氧化物和氧气混合通入水中形成溶液浓度和气体组成的计算分析，掌握基础是解题关键，题目难度中等．