Question

18．實驗室用向上排空氣法收集NO₂氣體，若用150mL的集氣瓶收集了一定量的NO₂后，將集氣瓶倒置于盛滿水的水槽里，充分作用后殘留60mL氣體，將集氣瓶從水槽中取出，又見瓶中氣體變成紅棕色，據此推知收集的NO₂氣體的體積為（空氣按體積比V（N₂）：V（O₂）=4：1計，不考慮N₂O₄的生成）（　　）

• A． 50mL
• B． 72mL
• C． 78mL
• D． 100mL

Answer 1

分析 可能發生的反應為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，試管中O₂和NO₂氣體按體積比1：4混合全部溶解，由于將集氣瓶從水槽中取出，又見瓶中氣體變成紅棕色，說明剩余氣體為NO，先根據4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃計算剩余二氧化氮體積，然后根據3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO求出過量的NO₂，進而計算總的NO₂的體積．

解答 解：NO₂和O₂與水的反應屬于循環反應，可簡化為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，
由于將集氣瓶從水槽中取出，又見瓶中氣體變成紅棕色，說明剩余氣體為NO，
根據3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知，容器中殘留60mL氣體，說明剩余的為NO和空氣中的氮氣，設參加反應的O₂氣體體積為x，空氣中N₂和O₂按體積比4：1計，剩余氮氣為4x，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
4x   x         （150mL-4x-x-4x） $\frac{1}{3}$（150mL-9x）                
 $\frac{1}{3}$（150mL-9x）+4x=60mL，解得x=10mL，
則原混合氣體中二氧化氮的體積為：4x+（150mL-4x-x-4x）=100mL，
故選D．

點評 本題考查了氮氧化物的性質、混合物有關計算，題目難度中等，合理判斷反應后氣體組成為解答關鍵，再結合反應的方程式計算，試題培養了學生的分析及化學計算能力．