Question

13．有100mL混合气体，其中可能有NH₃、HCl、NO和CO₂等气体，把混合气体通过浓硫酸，气体体积缩小了30mL，再经过Na₂O₂固体后，气体体积又减少了30mL，最后经过水洗后，剩余气体体积为20mL（同温、同压下测定），试回答：
（1）该混合气体是由哪些气体混合而成，各占多少毫升？
（2）最后剩余20mL是什么气体？

Answer 1

分析 混合气体通过足量浓硫酸气体体积减少，能与浓硫酸反应的气体只有NH₃气，NH₃和HCl不能共存，所以混合气体中不含HCl，且NH₃体积为30mL，剩余气体体积为70mL；若剩余气体只有NO，则通过Na₂O₂固体气体体积不变，若完全为二氧化碳，根据反应2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知，70mL二氧化碳完全反应生成35mL气体，气体体积减少了35mL，所以剩余的70mL为NO和CO₂；发生反应为：2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2NO+O₂=2NO₂，设二氧化碳、NO的体积分别为x、y，
2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂△V，
       2           1    1
       x               0.5x
2NO+O₂=2NO₂ △V
2   1   2      1
y             0.5y，
再经过Na₂O₂固体后，气体体积又减少了30mL，则：0.5x+0.5y=30mL，即：x+y=60mL＜70mL，说明二氧化碳不足，NO过量，反应后得到的气体为NO₂、NO，其总气体体积为：70mL-30mL=40mL，
最后经过水洗后，剩余的20mL为NO，发生反应为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，设40mL混合气体中NO、NO₂的体积分别为x、y，根据题中数据列式计算出x、y，再根据反应方程式计算出原混合气体中含有的二氧化碳、NO气体体积．

解答 解：（1）混合气体通过足量浓硫酸气体体积减少，能与浓硫酸反应的气体只有NH₃气，NH₃和HCl不能共存，所以混合气体中不含HCl，且NH₃体积为30mL，剩余气体体积为70mL；若剩余气体只有NO，则通过Na₂O₂固体气体体积不变，若完全为二氧化碳，根据反应2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知，70mL二氧化碳完全反应生成35mL气体，气体体积减少了35mL，所以剩余的70mL为NO和CO₂；
发生反应为：2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2NO+O₂=2NO₂，设二氧化碳、NO的体积分别为x、y，
2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ △V，
       2           1    1
       x               0.5x
2NO+O₂=2NO₂ △V
2   1   2      1
y             0.5y，
再经过Na₂O₂固体后，气体体积又减少了30mL，则：0.5x+0.5y=30mL，即：x+y=60mL＜70mL，说明二氧化碳不足，NO过量，反应后得到的气体为NO₂、NO，其总气体体积为：70mL-30mL=40mL，
最后经过水洗后，剩余的20mL为NO，发生反应为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
设40mL混合气体中NO、NO₂的体积分别为x、y，
则：x+y=40mL、x+$\frac{1}{3}$y=20mL，
解得：x=10mL、y=30mL，
根据反应2NO+O₂=2NO₂可知，二氧化碳与过氧化钠反应生成氧气的体积为：30mL×$\frac{1}{2}$=15mL，
根据反应2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知原混合气体中CO₂的体积为：15mL×2=30mL；
所以原混合气体中NO的体积为：70mL-30mL=40mL，
答：该混合气体中含有30mL氨气、40mLNO和30mL二氧化碳；
（2）根据（1）的分析可知，剩余的20mL气体为NO，答：最后剩余20mL是NO气体．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度较大，明确常见气体的性质及发生反应的实质为解答关键，注意掌握讨论法在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．