Question

将盛有amol NO₂和bmol NO（标准状况下）混合气体的试管倒扣于事先盛有水的水槽中，再通入b mol O₂，充分反应后试管里剩余的气体的成分及物质的量取决于a与b的关系，则下列判断正确的是（ ）
①若余NO，则a＜b，且剩余气体的物质的量为
②若余O₂，则a＜b，且剩余气体的物质的量为
③若无气体剩余，则a=b，且所得溶液的物质的量浓度为mol．L^-1．
A．只有①正确
B．只有②正确
C．①②③都不正确
D．①②③都正确

Answer

①若余NO，有如下情况：Ⅰ、只发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，
Ⅱ、发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3、3NO2+H2O=2HNO3+NO，
Ⅲ、发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，NO有剩余；
据此讨论计算判断；
②、若余O2，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，且NO2、NO完全反应，用a、b表示需要氧气的物质的量，再结合氧气的物质的量确定关系，计算剩余氧气的物质的量；
③、若无气体剩余，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，用a、b表示需要氧气的物质的量，再结合氧气的物质的量确定关系，根据N元素守恒n（HNO3）=n（NO）+n（NO2），溶液体积等于NO、NO2的体积之和，根据n=计算硝酸的浓度．
【解析】
①若余NO，有如下情况：
Ⅰ、只发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，则：4bmol=amol，即a=4b，NO未反应，剩余NO为bmol；
Ⅱ、发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3、3NO2+H2O=2HNO3+NO，则：4bmol＜amol，即a＜4b，与水反应的NO2为（a-4b）mol
剩余NO为bmol+（a-4b）mol=（a-b）mol；
Ⅲ、发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，则NO2需要的氧气为amol，与NO反应的氧气为bmol-amol，NO完全反应需要氧气为bmol，由于NO剩余，故bmol＞bmol-amol，整理a＞b，
（b-a）mol氧气反应掉NO为（b-a）mol，故剩余NO为bmol-（b-a）mol=（a-b）mol；
故①错误；
②、若余O2，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，且NO2、NO完全反应，则NO2需要的氧气为amol，NO需要氧气为bmol，故为amol+bmol＜bmol，整理的a＜b，剩余气体为bmol-（amol+bmol）=（b-a）mol，故②正确
；
③、若无气体剩余，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O═4HNO3，则NO2需要的氧气为amol，NO需要氧气为bmol
故为amol+bmol=bmol，整理的a=b，根据N元素守恒n（HNO3）=n（NO）+n（NO2）=（a+b）mol，溶液体积等于NO、NO2的体积之和为（a+b）mol×22.4L/mol=22.4（a+b），硝酸的浓度为=mol/L，故③错误；
故选B．