Question

某工业废气经处理后的成分是NO₂（含少量N₂O₄），
（1）取该混合气体1升，通过排水集气，收集到0.4升气体．则原混合气体的平均摩尔质量为是______．
（2）另取该混合气体11.2升（折算到标准状况），在催化剂作用下，用氨气来处理该气体，两者反应生成氮气和水，则需要氨气的物质的量是______．
（3）另取该混合气体V升（折算到标准状况），通入盛有20.0g铜粉的反应器中，充分加热后生成氧化铜和氮气，粉末的质量变为21.92g．则原混合气的体积V为______（标准状况下）．

Answer 1

解：（1）混合气体1升，通过排水集气，收集到0.4升气体得到气体为NO，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，二氧化氮为1.2L，设混合气体中NO₂体积为x，N₂O₄体积为y，
x+y=1
x+2y=1.2
得到x=0.8
y=0.2
气体平均摩尔质量==55.2g/mol，
故答案为：55.2g/mol；
（2）依据（1）计算得到n（NO₂）：n（N₂O₄）=4：1，该混合气体11.2升（折算到标准状况）物质的量为0.5mol，所以n（NO₂）=0.4mol；n（N₂O₄）=0.1mol；
依据电子守恒：
NO₂～N₂～4e^-，
0.4mol 1.6mol
N₂O₄～N₂～8e^-，
0.1mol 0.8mol
NH₃～N₂～3e^-，
1 3
0.8mol 2.4mol
故答案为：0.8；
（3）依据（1）计算得到n（NO₂）：n（N₂O₄）=4：1，而差量法所得，氧元素的物质的量是=0.12mol 所以可以得到NO₂=0.04mol，N₂O₄=0.01mol
则原混合气的体积=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故答案为：1.12L．
分析：（1）通过排水集气，收集到0.4升气体为一氧化氮，计算得到二氧化氮，结合混合气体为二氧化氮和四氧化二氮的混合气体计算得到体积，依据体积分数和摩尔质量计算平均摩尔质量；
（2）依据混合气体的体积比等于物质的量之比，计算11.2L混合气体标准状况物质的量，结合氧化还原反应电子守恒计算得到；
（3）依据（1）计算得到混合气体组成比，结合和铜反应生成氧化铜和氮气的 变化分析，质量增重为氧元素的质量，结合分子式计算气体中二氧化氮和四氧化二氮的物质的量，计算气体摩尔体积计算混合气体体积．
点评：本题考查了化学方程式的计算应用，氧化还原反应电子守恒，元素守恒，差量计算等金属计算应用，题目难度中等．