Question

【題目】如圖所示：在B水槽中裝有500 mL水，容積為a mL的試管A充滿了NO2和NO的混合氣體(標準狀況)，將試管A倒插入B水槽的水中。充分反應后，試管A中余下氣體的體積為0.5a mL。

（1）將A倒插入B槽中發生反應的化學方程式為_______________________________________，該反應中氧化劑與還原劑的質量比為________，原混合氣體中NO2和NO的物質的量之比為________。

（2）通過導氣管C向余下0.5a mL氣體的試管A中持續通入氧氣，A中可能觀察到的現象是_______________________________________________________________________。

（3）當試管A中充滿氣體時停止通入氧氣，然后將試管取出水槽，水槽B中溶液的物質的量濃度為________ mol·L1(設溶液的體積仍為500 mL)。

Answer 1

【答案】3NO2+H2O===2HNO3+NO 1∶2 3∶1 無色氣體變為紅棕色，試管中液面不斷上升至全充滿。繼續通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體

【解析】

（1）將A倒插入B水槽中發生反應3NO2+H2O=2HNO3+NO，根據化合價變化判斷氧化劑、還原劑及其質量之比；根據氣體體積減小量，利用差量法計算二氧化氮的體積，進而計算NO的體積，體積之比等于物質的量之比；

（2）剩余NO，持續通入氧氣，會發生4NO+3O2+2H2O=4HNO3，據此分析實驗現象；

（3）根據氮元素守恒可知n（HNO3）=n（NO2）+n（NO），再根據c=n/V計算所得硝酸的濃度。

（1）將A倒插入B水槽中，二氧化氮與水反應生成硝酸和一氧化氮氣體，反應的化學方程式為3NO2+H2O=2HNO3+NO，該反應中,二氧化氮中+4價N元素被氧化成+5價的硝酸，同時被還原成+2價的一氧化氮，則3mol二氧化氮參與反應，作氧化劑被還原的二氧化氮為1mol，作還原劑被氧化的有2mol，因此氧化劑與還原劑的質量之比為1:2；充滿了NO2和NO的混合氣體(標準狀況)試管A倒插入B水槽中，充分反應后試管A中余下氣體的體積為0.5a mL，設NO為ymL，NO2為xmL，則

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3 1

x x/3

因此y+x/3=0.5a，又因為x+y=a，解x=0.75a，y=0.25a，相同條件下體積之比是物質的量之比，因此原混合氣體中NO2和NO的物質的量之比為3：1；

（2）剩余NO，持續通入氧氣會發生4NO+3O2+2H2O=4HNO3，無色氣體變為紅棕色氣體，試管中液面不斷上升至全充滿，繼續通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體，因此本題正確答案是：無色氣體變為紅棕色，試管中液面不斷上升至全充滿。繼續通入氧氣后，試管中液面下降，最后充滿無色氣體；

（3）根據氮元素守恒可知水槽中生成硝酸的物質的量為n（HNO3）=n（NO2）+n（NO）=a/22400 mol，故硝酸的濃度為c(HNO3)=a/22400 mol÷0.5L=a/11200 mol/L。