Question

7．標準狀況下將一只充滿NO₂氣體容積為100mL的燒瓶，倒扣于水槽中，當液面不再上升時，燒瓶中溶液的物質的量濃度是cmol/L，剩余氣體為VmL．
（1）若燒瓶中充滿的是NO₂和NO混合氣體，則c=0.045mol/L，V的范圍是$\frac{100}{3}$＜V＜100．
（2）若燒瓶中充滿的是NO₂和O₂混合氣體，V=0，則c=$\frac{1}{28}$mol/L；
（3）若燒瓶中充滿的是NO₂和O₂混合氣體，但V≠0，則c的范圍是$\frac{1}{28}$＜c＜0.045．

Answer 1

分析 （1）發(fā)生反應：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，溶液體積等于二氧化氮體積的$\frac{2}{3}$，令二氧化氮的體積為VL，計算硝酸物質的量，再結合物質的量濃度定義式計算；
全部為NO時，剩余氣體達極大值，全部為NO₂時，剩余氣體達極小值，結合方程式計算；
（2）發(fā)生反應：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，沒有氣體剩余，溶液體積等于混合氣體體積，令混合氣體體積為VL，計算硝酸物質的量，再結合物質的量濃度定義式計算；
（3）NO₂和O₂為4：1混合時，二者恰好反應，若氧氣剩余，則溶液體積等于反應氣體總體積，由（2）中計算可知，此時溶液濃度，若物質的量之比大于4：1，則最終剩余NO，由極限法可知，氣體全部為NO₂時，所得溶液濃度最小，結合（1）計算可知濃度極小值．

解答 解：（1）發(fā)生反應：3NO₂+2H₂O=2HNO₃+NO，溶液體積等于二氧化氮體積的$\frac{2}{3}$，令二氧化氮的體積為VL，則所得溶液物質的量濃度為$\frac{\frac{VL}{22.4L/mol}×\frac{2}{3}}{\frac{2}{3}VL}$=0.045mol/L；
全部為NO時，剩余氣體達極大值，全部為NO₂時，剩余氣體達極小值，由方程式可知極小值為$\frac{1}{3}$×100L，故V的范圍是：$\frac{100}{3}$＜V＜100，
故答案為：0.045mol/L；$\frac{100}{3}$＜V＜100；
（2）發(fā)生反應：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，沒有氣體剩余，溶液體積等于混合氣體體積，令混合氣體體積為VL，則NO₂為$\frac{4}{5}$×VL，則所得溶液物質的量濃度為$\frac{\frac{VL}{22.4L/mol}×\frac{4}{5}}{VL}$=$\frac{1}{28}$mol/L，
故答案為：$\frac{1}{28}$mol/L；
（3）NO₂和O₂為4：1混合時，二者恰好反應，若氧氣剩余，則溶液體積等于反應氣體總體積，由（2）中計算可知，此時溶液濃度為$\frac{1}{28}$mol/L，若物質的量之比大于4：1，則最終剩余NO，由極限法可知，氣體全部為NO₂時，所得溶液濃度最小，結合（1）計算可知，濃度極小值為0.045mol/L，則c的范圍是：$\frac{1}{28}$＜c＜0.045，
故答案為：$\frac{1}{28}$＜c＜0.045．

點評 本題混合物計算、物質的量濃度計算、化學方程式計算，側重考查學生分析計算能力，關鍵是明確極值，難度中等．