Question

6．標準狀況下，一支容積為18mL裝滿NO₂氣體的試管，倒立于裝滿水的水槽中，經過一段時間后，反應已進行完全，液面上升一段距離，問：試管中剩余哪種氣體？該氣體的體積為多少？生成的溶液的物質的量濃度為多少？

Answer 1

分析 將盛有18mLNO₂的試管倒扣水中，NO₂能和水發生反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，所剩余氣體的體積的體積為原來氣體體積的$\frac{1}{3}$，根據生成的硝酸的物質的量和所得溶液的體積來計算硝酸的濃度．

解答 解：將盛有18mLNO₂的試管倒扣水中，NO₂能和水發生反應：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，設生成的NO的體積為XmL，則有：
               3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
                3              1
               18mL            XmL
則有：$\frac{3}{18}$=$\frac{1}{X}$
解得X=6mL；
18mLNO₂的物質的量n=$\frac{0.018L}{22.4L/mol}$=$\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}$mol，設所生成的HNO₃的物質的量為Ymol
則有：3NO₂ +H₂O=2HNO₃ +NO
       3               2
   $\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}$mol        Ymol
則有：$\frac{3}{\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}}$=$\frac{2}{Y}$
解得Y=$\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}×\frac{2}{3}$mol
由于反應后剩余的NO的體積為6mL，則所得硝酸溶液的體積為12mL，則所得硝酸的物質的量濃度C=$\frac{\frac{18×1{0}^{-3}}{22.4}×\frac{2}{3}mol}{12×1{0}^{-3}L}$=$\frac{1}{22.4L/mol}$=0.045mol/L．
答：剩余的體積為NO，體積為6mL，所得硝酸溶液的濃度為0.045mol/L．

點評 本題考查了NO₂溶于水的計算，應注意的是生成的NO是原來體積的$\frac{1}{3}$，故溶液將充滿試管的$\frac{2}{3}$．