Question

以下是针对喷泉实验所得溶液浓度问题的探讨，请根据题意回答问题．
（1）甲同学在标准状况下收集满一烧瓶的氯化氢气体，按如图所示组装好装置，引发喷泉，实验后液体充满整个烧瓶，请推算烧瓶中溶液的浓度为

 

mol/L．乙同学在相同条件下做同一实验时，最后液体并未充满整个烧瓶（已知烧杯中的水是足量的数），试分析导致此结果的可能原因是

 

，

 

（只写其中一种原因即可）．乙所得溶液浓度与甲所得溶液浓度

 

（填“相同”或“不同”）
（2）丙同学改用标准状况下纯的NO₂做此实验，形成喷泉时发生反应的化学方程式为

 

，所得溶液浓度为

 

mol/L．丁同学在烧瓶中收集的是氧气和二氧化氮的混合气体，要使实验后液体充满整个烧瓶，两者体积比V（O₂）：V（NO₂）应为

 

，所得溶液的浓度为

 

mol/L．若实验时液体未能充满整个烧瓶，试讨论此情况下所得溶液的浓度的取值范围是：

 

．

Answer 1

考点：氮的氧化物的性质及其对环境的影响,物质的量浓度的相关计算

专题：实验题

分析：（1）氨气溶于水，溶液体积等于氨气体积，令氨气的体积为22.4L，则溶液的体积为22.4L，根据n=

V

Vm

计算氨气的物质的量，再根据c=

n

V

计算溶液的物质的量浓度；相同条件下做同一实验时，最后液体并未充满整个烧瓶，说明收集的气体不纯含有空气，或装置漏气造成，依据计算过程分析可知气体溶解条件和溶液体积相同，溶质计算物质的量结合c=

n

V

计算得到所得到的溶液浓度相同；
（2）二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，依据反应前后气体体积变化和溶液体积变化计算溶液浓度，收集的是氧气和二氧化氮的混合气体，要使实验后液体充满整个烧瓶，按照反应比恰好完全吸收生成硝酸，4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，结合发反应前后气体体积和溶液体积变化计算溶液浓度，结合极值方法分析判断液体未能充满整个烧瓶，试讨论此情况下所得溶液的浓度取值；

解答： 解：（1）氨气溶于水，溶液体积等于氨气体积，令氨气的体积为22.4L，则溶液的体积为22.4L，标况下22.4L氨气的物质的量=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，故所得溶液的物质的量浓度=

1mol

22.4L

=0.045mol/L；相同条件下做同一实验时，最后液体并未充满整个烧瓶，说明收集的气体不纯含有空气，或装置漏气造成，依据计算过程分析可知气体溶解条件和溶液体积相同，溶质计算物质的量结合c=

n

V

计算得到所得到的溶液浓度相同，设圈套溶解条件为V，标准状况物质的量为

V

22.4

mol，溶液体积为V，则溶质浓度=

V 22.4

V

=

1mol

22.4L

=0.045mol/L，反应浓度相同；
故答案为：0.045mol/L，收集的气体不纯含有空气，或装置气密性不好，相同；
（2）标准状况下纯的NO₂做此实验，形成喷泉时发生反应的化学方程为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；依据反应前后气体体积变化和溶液体积变化计算溶液浓度，设二氧化氮体积为3，则溶液体积为

2

3

，生成溶液中硝酸溶质物质的量在标准状况为

2 3

22.4

，得到溶质浓度=

2 3×22.4

2 3

=

1

22.4

mol/L=0.045mol/L，收集的是氧气和二氧化氮的混合气体，要使实验后液体充满整个烧瓶，按照反应比恰好完全吸收生成硝酸，4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，两者体积比V（O₂）：V（NO₂）=1：4；结合反应前后气体体积和溶液体积变化计算溶液浓度，设二氧化氮体积为4，反应后溶液体积为5，生成溶质物质的量=

4

22.4

mol，溶质物质的量浓度=

4 22.4

5

=0.036mol/L，结合极值方法分析判断液体未能充满整个烧瓶，试讨论此情况下所得溶液的浓度取值为：若全部是二氧化氮浓度为0.045mol/L，若全部是二氧化氮和氧气4：1，溶质浓度为0.036mol/L，；
实验时液体未能充满整个烧瓶，试讨论此情况下所得溶液的浓度的取值范围是0.036mol/L～0.045mol/L；
故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，0.045，1：4，0.036，0.036mol/L～0.045mol/L；

点评：本题考查了气体性质和溶液浓度的计算分析，通过回答本题可知有些题目需要结合物理知识来回答，气体溶解后溶液浓度的计算分析，掌握基础是关键，题目难度中等．