Question

4．在使10毫升试管充满二氧化氮和氧气，将其倒立于盛有水的水槽中，若完全反应后试管内剩余气体的体积为y毫升，原混合气体中二氧化氮体积为x毫升，试写出x的取值范围不同时，y与x的关系式．（1）当0＜x≤8时，则：y=（10-x）-$\frac{x}{4}$=10-$\frac{5x}{4}$；（2）当8＜x＜10时，y=$\frac{5x-40}{3}$．

Answer 1

分析 二氧化氮和氧气，将其倒立于盛有水的水槽中，发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，当两者恰好完全反应，二氧化氮与氧气的物质的量之比为4：1，即二氧化氮的体积为8ml，如果氧气过量，则0＜x≤8时，则：y=（10-x）-$\frac{x}{4}$=10-$\frac{5x}{4}$；如果二氧化氮过量
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4     1
x    10-x
若NO₂过量，则剩余的NO₂为：x-4（10-x）=5x-40
NO₂继续与水反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，由此分析解答．

解答 解：二氧化氮和氧气，将其倒立于盛有水的水槽中，发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，当两者恰好完全反应，二氧化氮与氧气的物质的量之比为4：1，即二氧化氮的体积为8ml，（1）如果氧气过量，则0＜x≤8时，则：y=（10-x）-$\frac{x}{4}$=10-$\frac{5x}{4}$；
（2）如果二氧化氮过量，8＜x＜10时，
4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃
4     1
x    10-x
若NO₂过量，则剩余的NO₂为：x-4（10-x）=5x-40
NO₂继续与水反应：
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO
 3              1
5x-40           y
y=$\frac{5x-40}{3}$；
故答案为：当0＜x≤8时，则：y=（10-x）-$\frac{x}{4}$=10-$\frac{5x}{4}$；8＜x＜10时，y=$\frac{5x-40}{3}$．

点评 本题考查了有关混合物反应的化学计算，题目难度中等，明确反应后剩余气体组成为解答关键，注意掌握二氧化氮与氧气、水转化成硝酸的反应原理，要求学生掌握讨论法在化学计算中的应用．