Question

以下是針對噴泉實驗所得溶液濃度問題的探討，請根據題意回答問題．
（1）甲同學在標準狀況下收集滿一燒瓶的氯化氫氣體，按如圖所示組裝好裝置，引發(fā)噴泉，實驗后液體充滿整個燒瓶，請推算燒瓶中溶液的濃度為

 

mol/L．乙同學在相同條件下做同一實驗時，最后液體并未充滿整個燒瓶（已知燒杯中的水是足量的數），試分析導致此結果的可能原因是

 

，

 

（只寫其中一種原因即可）．乙所得溶液濃度與甲所得溶液濃度

 

（填“相同”或“不同”）
（2）丙同學改用標準狀況下純的NO₂做此實驗，形成噴泉時發(fā)生反應的化學方程式為

 

，所得溶液濃度為

 

mol/L．丁同學在燒瓶中收集的是氧氣和二氧化氮的混合氣體，要使實驗后液體充滿整個燒瓶，兩者體積比V（O₂）：V（NO₂）應為

 

，所得溶液的濃度為

 

mol/L．若實驗時液體未能充滿整個燒瓶，試討論此情況下所得溶液的濃度的取值范圍是：

 

．

Answer 1

考點：氮的氧化物的性質及其對環(huán)境的影響,物質的量濃度的相關計算

專題：實驗題

分析：（1）氨氣溶于水，溶液體積等于氨氣體積，令氨氣的體積為22.4L，則溶液的體積為22.4L，根據n=

V

Vm

計算氨氣的物質的量，再根據c=

n

V

計算溶液的物質的量濃度；相同條件下做同一實驗時，最后液體并未充滿整個燒瓶，說明收集的氣體不純含有空氣，或裝置漏氣造成，依據計算過程分析可知氣體溶解條件和溶液體積相同，溶質計算物質的量結合c=

n

V

計算得到所得到的溶液濃度相同；
（2）二氧化氮和水反應生成硝酸和一氧化氮，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，依據反應前后氣體體積變化和溶液體積變化計算溶液濃度，收集的是氧氣和二氧化氮的混合氣體，要使實驗后液體充滿整個燒瓶，按照反應比恰好完全吸收生成硝酸，4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，結合發(fā)反應前后氣體體積和溶液體積變化計算溶液濃度，結合極值方法分析判斷液體未能充滿整個燒瓶，試討論此情況下所得溶液的濃度取值；

解答： 解：（1）氨氣溶于水，溶液體積等于氨氣體積，令氨氣的體積為22.4L，則溶液的體積為22.4L，標況下22.4L氨氣的物質的量=

22.4L

22.4L/mol

=1mol，故所得溶液的物質的量濃度=

1mol

22.4L

=0.045mol/L；相同條件下做同一實驗時，最后液體并未充滿整個燒瓶，說明收集的氣體不純含有空氣，或裝置漏氣造成，依據計算過程分析可知氣體溶解條件和溶液體積相同，溶質計算物質的量結合c=

n

V

計算得到所得到的溶液濃度相同，設圈套溶解條件為V，標準狀況物質的量為

V

22.4

mol，溶液體積為V，則溶質濃度=

V 22.4

V

=

1mol

22.4L

=0.045mol/L，反應濃度相同；
故答案為：0.045mol/L，收集的氣體不純含有空氣，或裝置氣密性不好，相同；
（2）標準狀況下純的NO₂做此實驗，形成噴泉時發(fā)生反應的化學方程為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；依據反應前后氣體體積變化和溶液體積變化計算溶液濃度，設二氧化氮體積為3，則溶液體積為

2

3

，生成溶液中硝酸溶質物質的量在標準狀況為

2 3

22.4

，得到溶質濃度=

2 3×22.4

2 3

=

1

22.4

mol/L=0.045mol/L，收集的是氧氣和二氧化氮的混合氣體，要使實驗后液體充滿整個燒瓶，按照反應比恰好完全吸收生成硝酸，4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，兩者體積比V（O₂）：V（NO₂）=1：4；結合反應前后氣體體積和溶液體積變化計算溶液濃度，設二氧化氮體積為4，反應后溶液體積為5，生成溶質物質的量=

4

22.4

mol，溶質物質的量濃度=

4 22.4

5

=0.036mol/L，結合極值方法分析判斷液體未能充滿整個燒瓶，試討論此情況下所得溶液的濃度取值為：若全部是二氧化氮濃度為0.045mol/L，若全部是二氧化氮和氧氣4：1，溶質濃度為0.036mol/L，；
實驗時液體未能充滿整個燒瓶，試討論此情況下所得溶液的濃度的取值范圍是0.036mol/L～0.045mol/L；
故答案為：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，0.045，1：4，0.036，0.036mol/L～0.045mol/L；

點評：本題考查了氣體性質和溶液濃度的計算分析，通過回答本題可知有些題目需要結合物理知識來回答，氣體溶解后溶液濃度的計算分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．