Question

13．有100mL混合氣體，其中可能有NH₃、HCl、NO和CO₂等氣體，把混合氣體通過濃硫酸，氣體體積縮小了30mL，再經過Na₂O₂固體后，氣體體積又減少了30mL，最后經過水洗后，剩余氣體體積為20mL（同溫、同壓下測定），試回答：
（1）該混合氣體是由哪些氣體混合而成，各占多少毫升？
（2）最后剩余20mL是什么氣體？

Answer 1

分析 混合氣體通過足量濃硫酸氣體體積減少，能與濃硫酸反應的氣體只有NH₃氣，NH₃和HCl不能共存，所以混合氣體中不含HCl，且NH₃體積為30mL，剩余氣體體積為70mL；若剩余氣體只有NO，則通過Na₂O₂固體氣體體積不變，若完全為二氧化碳，根據反應2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知，70mL二氧化碳完全反應生成35mL氣體，氣體體積減少了35mL，所以剩余的70mL為NO和CO₂；發(fā)生反應為：2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2NO+O₂=2NO₂，設二氧化碳、NO的體積分別為x、y，
2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂△V，
       2           1    1
       x               0.5x
2NO+O₂=2NO₂ △V
2   1   2      1
y             0.5y，
再經過Na₂O₂固體后，氣體體積又減少了30mL，則：0.5x+0.5y=30mL，即：x+y=60mL＜70mL，說明二氧化碳不足，NO過量，反應后得到的氣體為NO₂、NO，其總氣體體積為：70mL-30mL=40mL，
最后經過水洗后，剩余的20mL為NO，發(fā)生反應為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，設40mL混合氣體中NO、NO₂的體積分別為x、y，根據題中數據列式計算出x、y，再根據反應方程式計算出原混合氣體中含有的二氧化碳、NO氣體體積．

解答 解：（1）混合氣體通過足量濃硫酸氣體體積減少，能與濃硫酸反應的氣體只有NH₃氣，NH₃和HCl不能共存，所以混合氣體中不含HCl，且NH₃體積為30mL，剩余氣體體積為70mL；若剩余氣體只有NO，則通過Na₂O₂固體氣體體積不變，若完全為二氧化碳，根據反應2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知，70mL二氧化碳完全反應生成35mL氣體，氣體體積減少了35mL，所以剩余的70mL為NO和CO₂；
發(fā)生反應為：2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂、2NO+O₂=2NO₂，設二氧化碳、NO的體積分別為x、y，
2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂ △V，
       2           1    1
       x               0.5x
2NO+O₂=2NO₂ △V
2   1   2      1
y             0.5y，
再經過Na₂O₂固體后，氣體體積又減少了30mL，則：0.5x+0.5y=30mL，即：x+y=60mL＜70mL，說明二氧化碳不足，NO過量，反應后得到的氣體為NO₂、NO，其總氣體體積為：70mL-30mL=40mL，
最后經過水洗后，剩余的20mL為NO，發(fā)生反應為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
設40mL混合氣體中NO、NO₂的體積分別為x、y，
則：x+y=40mL、x+$\frac{1}{3}$y=20mL，
解得：x=10mL、y=30mL，
根據反應2NO+O₂=2NO₂可知，二氧化碳與過氧化鈉反應生成氧氣的體積為：30mL×$\frac{1}{2}$=15mL，
根據反應2NaCO₂+2CO₂=2Na₂CO₃+O₂可知原混合氣體中CO₂的體積為：15mL×2=30mL；
所以原混合氣體中NO的體積為：70mL-30mL=40mL，
答：該混合氣體中含有30mL氨氣、40mLNO和30mL二氧化碳；
（2）根據（1）的分析可知，剩余的20mL氣體為NO，答：最后剩余20mL是NO氣體．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度較大，明確常見氣體的性質及發(fā)生反應的實質為解答關鍵，注意掌握討論法在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．