NH3和O2混合气体100mL通过红热的铂丝,充分反应后的混合气体再通过足量水,最终收集到10mL残留气体,则原混合气体中O2体积不可能是（气体体积在相同条件下测定）A.12.5mLB.21.5mLC.64.2mLD.70.0mLB

Question

NH3和O2混合气体100mL通过红热的铂丝,充分反应后的混合气体再通过足量水,
最终收集到10mL残留气体,则原混合气体中O2体积不可能是（气体体积在相同条件下测定）
A.12.5mL B.21.5mL C.64.2mL D.70.0mL
B 为什么?

Answer 1

这里可能发生的反应有
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2NO + O2 = 2NO2
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
由于NO2是中间反应物,所以我们来看后两个方程
它们可以写成：
6NO + 3O2 = 6NO2
6NO2 + 2H2O = 4HNO3 + 2NO
结合起来就可以推出：
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
我们就根据这两个方程来解题
1.4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2.4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
假设O2过量,就需要把两式结合
4NH3 + 5O2 + 4NO + 3O2 + 2H2O = 4NO + 6H2O + 4HNO3
化简得
NH3 + 2O2 = H2O + HNO3
反应消耗的气体为90ml,那么NH3和O2体积分别为30ml和60ml
加上剩余的10ml,O2为70ml
假设NO过量,设O2的体积为x,那么NH3的体积为100-x
在反应1中,生成的NO体积为100-x,同时O2体积减少5(100-x)/4
在反应2中,由于剩余了10mlNO,所以反应的NO为100-x-10 = 90-x,参与反应的O2体积为3(90-x)/4.
根据O2的等量关系,我们可以列式：
x - 5(100-x)/4 = 3(90-x)/4
解得
x = 64.2
做到这里,似乎忽略了一点：
NH3易溶于水啊,所以在1式中,NH3过量多少都没关系,只要保证生成的NO为10ml就可以了,这里就不存在2式的反应.
所以参与反应的O2体积为10ml×5/4 = 12.5ml
A、C、D选项我们都求出来了
所以只有答案B不可能