Question

實驗室用向上排空氣法收集NO₂氣體．若用90mL容器收集一定量的NO₂后，將容器倒置于盛滿水的水槽中，充分作用后，容器中殘留40mL氣體．據(jù)此可知，收集氣體時排出容器的空氣體積約為（空氣中N₂和O₂按體積比4：1計，不計其他氣體）                                                                                 （　�。�

• A、68.8mL
• B、50mL
• C、40mL
• D、18.8mL

Answer 1

考點：氮的氧化物的性質及其對環(huán)境的影響

專題：計算題,元素及其化合物

分析：可能發(fā)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，若剩余氣體為氧氣，根據(jù)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，設參加反應的NO₂氣體體積為X，求出參加此反應的O₂，求出收集氣體時排出容器的空氣體積；
若為NO，先根據(jù)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃求剩余二氧化氮體積，然后根據(jù)3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO求出過量的NO₂，進而計算總的NO₂的體積，據(jù)此解答．

解答： 解：NO₂和O₂與水的反應屬于循環(huán)反應，可簡化為：4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，對該反應來說，若O₂剩余，設參加反應的NO₂氣體體積為X，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，
X    

1

4

X
90mL-X-

1

4

X=40mL，解得X=40mL則原混合氣體中二氧化氮的體積為40mL，即收集氣體時排出容器的空氣體積約為40mL，
若NO₂剩余，則實際是NO，由3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO可知，容器中殘留40mL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Y，空氣中N₂和O₂按體積比4：1計，剩余氮氣為4Y，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，3NO₂ +H₂O=2HNO₃+NO
4Y   Y           （90mL-4Y-Y-4Y）  

1

3

（90mL-9Y）                

1

3

（90mL-9Y）+4Y=40mL，解得Y=10mL，則原混合氣體中二氧化氮的體積為4Y+（90mL-4Y-Y-4Y）=40mL，即收集氣體時排出容器的空氣體積約為40mL，說明剩余只有氮氣，二氧化氮和氧氣恰好反應，綜上C符合以上兩種情況．
故選C．

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，關鍵是分析剩余氣體的成分，再根據(jù)反應的方程式計算，試題培養(yǎng)了學生的分析及化學計算能力．