题目内容

7.NO2溶于水生成HNO3和NO,工业上利用这一反应原理制取HNO3.
3NO2+H2O=2HNO3+NO    (第一次吸收)
但这一步NO2的吸收率只有$\frac{2}{3}$,还余下$\frac{1}{3}$的NO.为了更多地吸收NO2,工业上通常把生成的NO再次氧化为NO2,再次用水吸收
2NO+O2=2NO2         (第一次通O2)
3NO2+H2O=2HNO3+NO   (第二次吸收)
如此循环,可以使NO2全部转化为HNO3.
现有3升NO2,如果按上述方法进行循环氧化吸收:
(1)则第二次吸收后,NO2的总吸收百分率为$\frac{8}{9}$(可以用分数表示,下同),第二次通入O2的体积为$\frac{1}{6}$升,第三次吸收后还剩余NO$\frac{1}{9}$升.
(2)第n次吸收后剩余NO的体积为$\frac{1}{3{\;}^{n-1}}$升(用含n的代数式表示).
(3)如果要使3升NO2恰好完全转化为HNO3,则需通入O2的总体积为$\frac{3}{4}$升.(所有气体体积均在相同条件下测定)

分析 (1)根据现有3升NO2,结合3NO2+H2O=2HNO3+NO (第一次吸收)2NO+O2=2NO2 (第一次通O2)3NO2+H2O=2HNO3+NO (第二次吸收)进行计算;
(2)根据3NO2+H2O=2HNO3+NO,每吸收一次剩余NO即为原来的$\frac{1}{3}$计算;
(3)将3NO2+H2O=2HNO3+NO (第一次吸收)2NO+O2=2NO2 (第一次通O2)两个方程式进行整合得到4NO2+O2+2H2O=4HNO3 进行计算;

解答 解:(1)现有3升NO2,则由3NO2+H2O=2HNO3+NO (第一次吸收)生产NO1L,再由2NO+O2=2NO2,又生成1升NO2,再由3NO2+H2O=2HNO3+NO (第二次吸收),最后剩余$\frac{1}{3}$LNO,所以第二次吸收后,NO2的总吸收百分率为$\frac{3-\frac{1}{3}}{3}$=$\frac{8}{9}$,$\frac{1}{3}$LNO第二次通入O2继续发生2NO+O2=2NO2,所以第二次通入O2的体积为$\frac{1}{3}$L×$\frac{1}{2}$=$\frac{1}{6}$L;根据3NO2+H2O=2HNO3+NO,每吸收一次剩余NO即为原来的$\frac{1}{3}$,所以第三次吸收后还剩余NO为$\frac{1}{3}$×$\frac{1}{3}$=$\frac{1}{9}$,故答案为:$\frac{8}{9}$,$\frac{1}{6}$,$\frac{1}{9}$;
(2)因为3NO2+H2O=2HNO3+NO,每吸收一次剩余NO即为原来的$\frac{1}{3}$,所以第n次吸收后剩余NO的体积为$\frac{1}{3{\;}^{n-1}}$,故答案为:$\frac{1}{3{\;}^{n-1}}$;
(3)将3NO2+H2O=2HNO3+NO (第一次吸收)2NO+O2=2NO2 (第一次通O2)两个方程式进行整合得到4NO2+O2+2H2O=4HNO3,所以要使3升NO2恰好完全转化为HNO3,则需通入O2的总体积为$\frac{1}{4}$×3L=$\frac{3}{4}$L,故答案为:$\frac{3}{4}$;

点评 本题考查化学反应方程式的计算,为高频考点,把握发生的化学反应为解答的关键,注意方程式反应规律和整合是解题关键,题目难度中等.

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