Question

8．一支容积为24mL的大试管中，充满N₂、NO₂、O₂的混合气体．把试管倒置于水中，轻轻振荡，水进入试管后，试管内还有10mL气体．再充入3.5mLO₂，再轻轻振荡试管，水又进入试管，最终试管内还有10mL气体．
（1）实验中试管内第一次余下的气体是N₂、NO．
（2）实验中试管内第二次余下的气体是N₂、O₂．
（3）求试管中原混合气体的组成NO₂14mL、O₂2mL．

Answer 1

分析 一支容积为24mL的大试管中，充满N₂、NO₂、O₂的混合气体．把试管倒置于水中，轻轻振荡，水进入试管后，发生4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，试管内还有10mL气体．再充入3.5mLO₂，再轻轻振荡试管，说明过量NO₂，发生 3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO气体和氮气，通入氧气后，最终剩余气体为氮气和氧气，结合反应的方程式计算．

解答 解：（1）一支容积为24mL的大试管中，充满N₂、NO₂、O₂的混合气体．把试管倒置于水中，轻轻振荡，水进入试管后，发生4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，试管内还有10mL气体．再充入3.5mLO₂，再轻轻振荡试管，说明过量NO₂，发生 3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO气体和氮气，
故答案为：N₂、NO；
（2）过量NO₂，发生 3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成NO气体和氮气，通入氧气后，剩余气体的体积仍未10mL，则最终剩余气体为氮气和氧气，因NO反应，且体积不变，不可能剩余NO，
故答案为：N₂、O₂；
（3）设24mL的大试管中N₂、NO₂、O₂的体积分别为x、y、zmL，
则4NO₂+2H₂O+O₂=4HNO₃，
  4z        z
3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，
（y-4z）       $\frac{1}{3}$（y-4z）
4NO+2H₂O+3O₂=4HNO₃，
$\frac{1}{3}$（y-4z） $\frac{1}{4}$（y-4z）
则$\left\{\begin{array}{l}{x+y+z=24}\\{x+\frac{1}{3}（y-4z）=10}\\{x+3.5-\frac{1}{3}（y-4z）×\frac{3}{4}=10}\end{array}\right.$
解得x=8，y=14，z=2，
故答案为：14；2．

点评 本题主要考查了NO₂、O₂和H₂O反应的计算，为高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，需要注意的是对于该反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ 过量的气体为NO₂，但最后的剩余气体不是NO₂，而是NO，原因是3NO₂+H₂O=2HNO₃+2NO．