Question

9．同溫同壓下，三個等體積的干燥圓底燒瓶中分別充滿①HCl ②NO₂③體積比為1：1的NO₂和O₂，進行噴泉實驗．經充分反應后燒瓶內溶質的物質的量濃度之比為（　　）

• A． 1：1：1
• B． 4：4：5
• C． 5：5：4
• D． 15：10：12

Answer 1

分析 相同條件下，等體積的氣體其物質的量相等，氯化氫極易溶于水，則盛有氯化氫的燒瓶分別倒立在水槽中時，水會充滿整個燒瓶；二氧化氮和水反應方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據方程式可知，水充入燒瓶容積的$\frac{2}{3}$，據反應4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃計算出反應后溶質的物質的量，再根據c=$\frac{n}{V}$計算溶液的物質的量濃度．

解答 解：相同條件下，等體積的氣體的物質的量相等，氨氣和氯化氫極易溶于水，則盛有等體積氯化氫、氨氣的燒瓶分別倒立在水槽中時，水會充滿整個燒瓶；
二氧化氮和水反應方程式為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，根據方程式知，水會充入燒瓶容積的$\frac{2}{3}$，溶液中的溶質是硝酸，其物質的量是二氧化氮的$\frac{2}{3}$，
假設燒瓶的體積為1L，該條件下氣體摩爾體積為V_m，則：n（HCl）=n（NO₂）=$\frac{1}{Vm}$mol，
溶液中溶質的物質的量分別為：n（HCl）=$\frac{1}{Vm}$，n（HNO₃）=$\frac{1}{Vm}$×$\frac{2}{3}$，
溶液的體積分別為：V（HCl）=1L，V（HNO₃）=$\frac{2}{3}$L，
根據c=$\frac{n}{V}$知，兩種溶液的物質的量濃度相等，都是$\frac{1}{Vm}$mol/L，
體積比為1：1的NO₂和O₂的混合氣中，假設體積都為VL，根據以下方程式反應：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，所以氧氣剩余0.75V，而且生成硝酸物質的量為：$\frac{V}{Vm}$mol，燒瓶充滿溶液其體積為2V-0.75V=1.25VL，所以溶質的物質的量濃度為$\frac{\frac{V}{Vm}}{1.25V}$mol/L=$\frac{1}{Vm}$×$\frac{4}{5}$mol/L，所以所得三種溶液的物質的量濃度之比為$\frac{1}{Vm}$mol/L：$\frac{1}{Vm}$mol/L：（$\frac{1}{Vm}$×$\frac{4}{5}$）mol/L=5：5：4，
故選C．

點評 本題考查了物質的量濃度的有關計算，題目難度中等，可以根據c=$\frac{n}{V}$分析解答，明確溶液中的溶質是解本題的關鍵，注意盛放二氧化氮的燒瓶中水的體積及溶質的物質的量，為易錯點．