Question

如图所示：在B槽中装有500mL水，容积为a mL的试管A充满了NO₂和NO的混合气体（标准状况），将试管A倒插入B槽的水中，充分反应，试管A中余下气体的体积为0.5amL．
（1）将A倒插入B水槽中发生的反应为

 

，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为

 

，原混合气体中NO₂和NO的物质的量之比为

 

．
（2）通过导气管C往余下0.5amL气体的试管A中缓慢持续通入氧气，A中可能观察到的现象是：

 

．
（3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为

 

mol?L^-1（设溶液的体积仍为500mL）．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算,氮的氧化物的性质及其对环境的影响

专题：

分析：（1）将A倒插入B水槽中发生反应3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，根据化合价变化判断氧化剂、还原剂及其质量之比；根据气体体积减小量，利用差量法计算二氧化氮的体积，进而计算NO的体积，体积之比等于物质的量之比；
（2）剩余NO，持续通入氧气，会发生，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体；
（3）根据氮元素守恒，氮元素守恒可知n（HNO₃）=n（NO₂）+n（NO），再根据c=

n

V

计算所得硝酸的浓度．

解答： 解：（1）将A倒插入B水槽中，二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮气体，反应的化学方程式为：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，该反应中，二氧化氮中+4价N元素被氧化成+5价的硝酸，同时被还原成+2价的一氧化氮，则3mol二氧化氮参与反应，作氧化剂被还原的二氧化氮为1mol，作还原剂被氧化的有2mol，则氧化剂与还原剂的质量之比为1：2；
充满了NO₂和NO的混合气体（标准状况）试管A倒水中．充分反应后，试管A中余下气体的体积为0.5a mL，则：
3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，体积减少△V
3                     2
V（NO₂）          amL-0.5amL=0.5amL
故V（NO₂）=

0.5amL×3

2

=0.75amL，
则V（NO）=amL-0.75amL=0.25mL，
故n（NO₂）：n（NO）=V（NO₂）：V（NO）=0.75amL：0.25mL=3：1，
故答案为：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO；1：2；3：1；
（2）剩余NO，持续通入氧气，会发生4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体，
故答案为：无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体；
（3）根据氮元素守恒可知，水槽中生成硝酸的物质的量为：n（HNO₃）=n（NO₂）+n（NO）=

a

22.4

×10^-3mol，
故硝酸的浓度为：c（HNO₃）=

a 22.4 ×10-3mol

0.5L

=

a

11200

mol/L，
故答案为：

a

11200

mol/L．

点评：本题考查混合物有关计算、氮的氧化物性质等知识，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，有利于培养学生的分析、理解能力及化学计算能力，明确反应原理为解答关键，注意质量守恒定律在化学计算中的应用．