Question

10．一定量的濃硝酸與銅反應生成NO、NO₂、N₂O₄混合氣體．測出混合氣體密度是同溫同壓下氫氣的28倍．再將氣體通過足量水充分吸收后，體積變?yōu)樵瓉淼?/3（相同條件下測定）．計算混合氣體中NO₂的體積分數．

Answer 1

分析 對氫氣的相對密度為28的混合氣體，平均分子量為56，濃硝酸與足量的銅反應生成的混合氣體是NO₂，N₂O₄，NO，設生成1mol混合氣體，三者的物質的量分別為xmol、ymol、zmol，根據物質的量以及平均摩爾質量列式，結合氣體通過水后，體積縮小了$\frac{2}{3}$計算xmol，ymol，zmol在相同條件下，體積百分含量等于物質的量分數，據此進行分析．

解答 解：對氫氣的相對密度為28的混合氣體，平均分子量為56，濃硝酸與足量的銅反應生成的混合氣體是NO₂，N₂O₄，NO，設生成1mol混合氣體，三者的物質的量分別為xmol、ymol、zmol，故x+y+z=1mol①，平均相對分子質量為56，得46x+92y+30z=56②，氣體通過水后，體積縮小了$\frac{2}{3}$，即最后氣體體積為$\frac{1}{3}$，N₂O₄相當于2個NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，相當于NO₂和N₂O₄與水反應生成NO，3個NO₂生成1個NO，即：$\frac{（x+2y）}{3}+z=\frac{1}{3}$，③，聯①②③解得：x=$\frac{49}{54}$mol，則混合氣體中含NO₂的體積百分含量為$\frac{\frac{49}{54}}{1}×100%$=90.7%
答：計算混合氣體中NO₂的體積分數90.7%．

點評 本題考查氮的化合物的計算，為高頻考點，注意隱含條件2NO₂?N₂O₄為解答的關鍵，側重考查學生的分析思維能力與解題方法技巧，題目難度中等．