Question

將盛有amol NO₂和bmol NO（標準狀況下）混合氣體的試管倒扣于事先盛有水的水槽中，再通入b mol O₂，充分反應后試管里剩余的氣體的成分及物質的量取決于a與b的關系，則下列判斷正確的是（ ）
①若余NO，則a＜b，且剩余氣體的物質的量為
②若余O₂，則a＜b，且剩余氣體的物質的量為
③若無氣體剩余，則a=b，且所得溶液的物質的量濃度為mol．L^-1．
A．只有①正確
B．只有②正確
C．①②③都不正確
D．①②③都正確

Answer 1

【答案】分析：①若余NO，有如下情況：Ⅰ、只發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，
Ⅱ、發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
Ⅲ、發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，NO有剩余；
據此討論計算判斷；
②、若余O₂，發生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，且NO₂、NO完全反應，用a、b表示需要氧氣的物質的量，再結合氧氣的物質的量確定關系，計算剩余氧氣的物質的量；
③、若無氣體剩余，發生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，用a、b表示需要氧氣的物質的量，再結合氧氣的物質的量確定關系，根據N元素守恒n（HNO₃）=n（NO）+n（NO₂），溶液體積等于NO、NO₂的體積之和，根據n=計算硝酸的濃度．
解答：解：①若余NO，有如下情況：
Ⅰ、只發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，則：4bmol=amol，即a=4b，NO未反應，剩余NO為bmol；
Ⅱ、發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，則：4bmol＜amol，即a＜4b，與水反應的NO₂為（a-4b）mol
剩余NO為bmol+（a-4b）mol=（a-b）mol；
Ⅲ、發生反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，則NO₂需要的氧氣為amol，與NO反應的氧氣為bmol-amol，NO完全反應需要氧氣為bmol，由于NO剩余，故bmol＞bmol-amol，整理a＞b，
（b-a）mol氧氣反應掉NO為（b-a）mol，故剩余NO為bmol-（b-a）mol=（a-b）mol；
故①錯誤；
②、若余O₂，發生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，且NO₂、NO完全反應，則NO₂需要的氧氣為amol，NO需要氧氣為bmol，故為amol+bmol＜bmol，整理的a＜b，剩余氣體為bmol-（amol+bmol）=（b-a）mol，故②正確
；
③、若無氣體剩余，發生4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃、4NO+3O₂+2H₂O═4HNO₃，則NO₂需要的氧氣為amol，NO需要氧氣為bmol
故為amol+bmol=bmol，整理的a=b，根據N元素守恒n（HNO₃）=n（NO）+n（NO₂）=（a+b）mol，溶液體積等于NO、NO₂的體積之和為（a+b）mol×22.4L/mol=22.4（a+b），硝酸的濃度為=mol/L，故③錯誤；
故選B．
點評：本題考查物質的量的有關計算，注意要分情況進行討論，難度較大．