Question

有一只容积为25mL的试管内充满NO₂ 和O₂ 的混合气体，将试管倒置于水中，充分反应后：
（1）若无气体剩余，原混合气体中NO₂ 和O₂的体积各为多多少？
（2）若气体剩余5mL，原混合气体中NO₂ 和O₂的体积各为多多少？

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：

分析：（1）若没有气体剩余，说明恰好发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，根据反应方程式进行计算；
（2）先判断过量的气体的成分，若为氧气，然后根据 4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃计算，求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的氧气，若为NO，先根据3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO求出过量的NO₂，然后根据4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃求出参加此反应的NO₂和O₂，最后相加得到原来的NO₂．

解答： 解：（1）若无气体剩余，则二氧化氮和氧气恰好反应，根据反应方程式 4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃可知，二氧化氮与氧气的体积之比恰好为：4：1，则原混合气体中含有二氧化氮的体积为：25mL×

4

5

=20mL，含有氧气的体积为：25mL-20mL=5mL，
答：原混合气体中NO₂ 和O₂的体积分别为20mL、5mL；
（2）NO₂和O₂混合气体的试管倒立于水中，发生反应：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃最后剩余气体可能为氧气，也可能是NO气体，
若剩余气体为O₂，设参加4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃反应消耗的氧气为x，则有消耗的NO₂为4x，即：5x=25mL-5mL=20mL，x=4mL．即氧气为4mL+5mL=9mL，V（NO₂）=4x=16mL；
若剩余气体为NO气体，则有3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，说明过量的NO₂为5mL×3=15mL，反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃消耗的气体总体积为25mL-15mL=10mL；设反应消耗的氧气为y，则有消耗的NO₂为4y，则有：5y=10mL，y=2mL，即此时氧气为2mL，V（NO₂）=23mL；
答：原混合气体中NO₂和O₂的体积可能为V（NO₂）=16mL、V（O₂）=9mL或V（NO₂）=23mL、V（O₂）=2mL．

点评：本题主要考查了混合物反应的计算，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，需要注意的是对于该反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃过量的气体为NO₂，但最后的剩余气体不是NO₂，而是NO，为易错点．