从喷泉实验到气体溶于水浓度的计算问题#

V(NO)/V(O₂) = 4:3#

写出方程式：$\ce{4NO + 3O2 + 2H2O -> 4HNO3}$

解析：该体积比(4:3)下 $\ce{NO}$ 与$\ce{O2}$ 恰好完全反应，因此：$\ce{V_{liquid} = aL}$

现在我们要求硝酸物质的量，观察到上述方程式中硝酸计量数等于一氧化氮，而一氧化氮占总气体的体积：$\ce{V_{NO} = 4/7aL}$

因此有：$\ce{n(HNO3) = n(NO) = \frac{4/7a}{22.4}mol}$

从而求出浓度：$\ce{c = \frac{n(HNO3)}{V_{liquid}} = \frac{4/7a* \frac{1}{22.4}}{a} = 4/7 * \frac{1}{22.4}M}$

V(NO)/V(O₂) = 4:4#

$\ce{4NO + 3O2 + 2H2O -> 4HNO3}$

类似于上面的思路，我们有 $\ce{n(HNO3) = n(NO) = \frac{1/2a}{22.4}mol}$

八份气体中有一份多余的氧气，所以 $\ce{V_{liquid} = 7/8aL}$

所以 $\ce{c = \frac{n(HNO3)}{V_{liquid}} = \frac{1/2a* \frac{1}{22.4}}{\frac{7}{8}a} = 4/7 * \frac{1}{22.4}M}$

V(NO)/V(O₂) = 5:3#

举这个例子是为了说明做题一定不能死板套公式，如本题中 $\ce{HNO3}$ 物质的量就不能看作 $\ce{5/8a*\frac{1}{22.4}mol}$ ，因为5份一氧化氮中只有4份能够反应生成硝酸

$\ce{n(HNO3) = n(NO_{reacted}) = \frac{4/8a}{22.4}mol \\V_{liquid} = 7/8aL}$

$\ce{\implies c = 4/7 * \frac{1}{22.4}M}$

V(NO₂)/V(O₂) = 4:1#

写出方程式：$\ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}$

解析：题给条件下两气体恰好完全反应，从而：$\ce{V_{liquid} = aL}$

显然 $\ce{n(HNO3) = n(NO2) = \frac{4/5a}{22.4}mol}$

$\ce{\implies c = \frac{n(NO2)}{V_{liquid}} = 4/5 * \frac{1}{22.4}M}$

V(NO₂)/V(O₂) = 4:4#

$\ce{4NO2 + O2 + 2H2O -> 4HNO3}$

解析：二氧化氮与氧气按 $4:1$ 反应，剩下3份氧气占据烧瓶 $\ce{3/8}$ 的体积，所以 $\ce{V_{liquid} = 5/8aL}$

$\ce{n(HNO3) = n(NO2) = \frac{1/2a}{22.4}mol}$

$\ce{\implies c = 4/5 * \frac{1}{22.4}M}$

V(NO₂)/V(O₂) = 7:1#

解析：4份二氧化氮完全反应，剩下三份按照 $\ce{3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO}$ 反应

$\ce{\therefore V(NO) = 3/8 * 1/3 a = 1/8aL \implies \ce{V_{liquid} = 7/8aL}}$

$\ce{n(HNO3) = \frac{n1 + n2}{22.4} = \frac{(4/8 + 3/8*2/3)a}{22.4} = 3/4a*\frac{1}{22.4}mol}$

$\ce{\implies c = \frac{n(HNO3)}{V_{liquid}} = 6/7*\frac{1}{22.4}M}$