Question

7．标准状况下将一只充满NO₂气体容积为100mL的烧瓶，倒扣于水槽中，当液面不再上升时，烧瓶中溶液的物质的量浓度是cmol/L，剩余气体为VmL．
（1）若烧瓶中充满的是NO₂和NO混合气体，则c=0.045mol/L，V的范围是$\frac{100}{3}$＜V＜100．
（2）若烧瓶中充满的是NO₂和O₂混合气体，V=0，则c=$\frac{1}{28}$mol/L；
（3）若烧瓶中充满的是NO₂和O₂混合气体，但V≠0，则c的范围是$\frac{1}{28}$＜c＜0.045．

Answer 1

分析 （1）发生反应：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，溶液体积等于二氧化氮体积的$\frac{2}{3}$，令二氧化氮的体积为VL，计算硝酸物质的量，再结合物质的量浓度定义式计算；
全部为NO时，剩余气体达极大值，全部为NO₂时，剩余气体达极小值，结合方程式计算；
（2）发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，没有气体剩余，溶液体积等于混合气体体积，令混合气体体积为VL，计算硝酸物质的量，再结合物质的量浓度定义式计算；
（3）NO₂和O₂为4：1混合时，二者恰好反应，若氧气剩余，则溶液体积等于反应气体总体积，由（2）中计算可知，此时溶液浓度，若物质的量之比大于4：1，则最终剩余NO，由极限法可知，气体全部为NO₂时，所得溶液浓度最小，结合（1）计算可知浓度极小值．

解答 解：（1）发生反应：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，溶液体积等于二氧化氮体积的$\frac{2}{3}$，令二氧化氮的体积为VL，则所得溶液物质的量浓度为$\frac{\frac{VL}{22.4L/mol}×\frac{2}{3}}{\frac{2}{3}VL}$=0.045mol/L；
全部为NO时，剩余气体达极大值，全部为NO₂时，剩余气体达极小值，由方程式可知极小值为$\frac{1}{3}$×100L，故V的范围是：$\frac{100}{3}$＜V＜100，
故答案为：0.045mol/L；$\frac{100}{3}$＜V＜100；
（2）发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，没有气体剩余，溶液体积等于混合气体体积，令混合气体体积为VL，则NO₂为$\frac{4}{5}$×VL，则所得溶液物质的量浓度为$\frac{\frac{VL}{22.4L/mol}×\frac{4}{5}}{VL}$=$\frac{1}{28}$mol/L，
故答案为：$\frac{1}{28}$mol/L；
（3）NO₂和O₂为4：1混合时，二者恰好反应，若氧气剩余，则溶液体积等于反应气体总体积，由（2）中计算可知，此时溶液浓度为$\frac{1}{28}$mol/L，若物质的量之比大于4：1，则最终剩余NO，由极限法可知，气体全部为NO₂时，所得溶液浓度最小，结合（1）计算可知，浓度极小值为0.045mol/L，则c的范围是：$\frac{1}{28}$＜c＜0.045，
故答案为：$\frac{1}{28}$＜c＜0.045．

点评 本题混合物计算、物质的量浓度计算、化学方程式计算，侧重考查学生分析计算能力，关键是明确极值，难度中等．