气体溶于水的计算[集成]
气体溶于水的计算
气体溶于水或溶液的有关计算
气体溶于水或溶液的有关计算是中学化学的重点内容,因其知识面广,综合度高,已成为各级考试的热点,现以典型习
为例作一归类分析,供读者参考。
一、单一气体完全溶于水的计算
单一气体完全溶于水的计算是这类题目的基本题型。其涉及的气体为溶解度极大的气体,如,,,、,,,。在解答充有该气体的容器倒置于水中的有关计算时,要抓住进入容器内水的体积与溶于水的气体体积相等这一解题
。
例1 标准状况下,用一只充满干燥,,,气体的烧瓶倒置在足量的水中,请回答下列问题:
(1)能观察到的实验现象是__________。
(2)若烧瓶中溶液未扩散,其物质的量浓度为__________。
分析:(1),,,是一种极易溶于水的气体,当充满,,,气体的烧瓶倒置在足量水中时,因,,,气体溶于水,导致瓶内气压大幅度下降,在大气压的作用下我们将观察到水逐渐充满整个烧瓶。
(2)设烧瓶的体积为,L,由(1)分析可知,,,,气体和所得盐酸的体积均等于烧瓶的体积,故有:
n(,,,),(,,,22(4,,,,,),(,,22(4),,,
c(,,,),((,,22(4)mol,,,)
,0(045,,,,,
从题解中可以看出,只要所得溶液的体积等于原充入烧瓶的极易溶于水的气体体积,在标准状况下溶液的物质的量浓度都约为0(045,,,,,,而与充入烧瓶的气体体积大小无关。
二、单一气体部分溶于水的计算
气体部分溶于水的情况在中学化学中有两种,一是气体的溶解度不大(例如,,,等);二是气体与水反应,生成另一种溶解度较小
的气体(例如,,,等)。解答此类题时应认真审题,理解气体部分溶于水的原因后,再依据题意进行作答。
例2 已知:
4,,,,,,3,,?,2,,,?,8,,,?
现将,,,,,,加热并使其完全分解,再将气体产物通入一预先盛有100,,,,,的锥形瓶中,若测得锥形瓶中溶液的密度为1(0,,,,,c(,,,,),0(1,,,,,,求参加反应的,,,,,,的质量。
分析:由题意知,溶液中的,,,,是,,,,,,的分解产物之一,,,和,,,反应的结果。
依方程式3,,,,,,,=2,,,,,,,不难知悉,能转化为,,,,的,,,仅占其总体积的(2,3)。
设参加反应的,,,,,,物质的量为,。 4,,,,,,3,,?,2,,,?,8,,,?
, (,,2) 2,
溶液的总质量: 100,,2,×18,,,,,,(,,2)×46,,,,,
,(1,3) ×(,,2)×30,,,,,
,100,,54,,,,,,
溶液的总体积:
(100,,54,,,,,,,1(0,,,,)×10,,,,,,
溶液中,,,,的物质的量:
,(,,,,),(100,,54,,,,,,,1(0,,,,)×10,,,,,,×0(1,,,,,,(2,3)×(,,2)
解得:,=0(031,,,
故参加反应的,,,,,,的质量为:
0(031,,,×80,,,,,,2(48,
三、单一气体溶于有关溶液的计算
有些气体在水中的溶解性不大(例如,,,、,,,等),但却十分易溶于某些溶液(例如,,,,溶液等),其原因是气体与溶液中的溶质发生了反应。解答这类题目时应根据题意写出有关的化学方程式后,再结合题给数据列式计算。
例3 已知,,,在60?的,,,,水溶液中能同时发生两个自身氧化还原反应,反应完全后测得溶液中,,,,,与,,,,,,的物质的量之比为5?2。现将,,,通入到足量的60?的,,,,溶液中,若反应中共有1(5,,,电子发生转移且反应后溶液的体积为500,,。计算各生成物(除,,,外)的物质的量浓度。
分析:常温下,,,虽溶于水,但溶解度不大,故在实验室中一般选用,,,,溶液吸收,,,。这是因为,,,,溶液能与,,,反应,生成,,,,,、,,,,,,、,,,,等物质,加大了,,,在其中溶解度的缘故。
解答本题的关键是在审清题意的基础上写出有关的反应方程式:
11,,,,22,,,,,5,,,,,,2,,,,,,,15,,,,,11,,,
因生成,,,,物质的量等于反应中转移的电子的物质的量,根据以上方程式可得:
;(,,,,),(1(5,,,,0(5,),3,,,,,
;(,,,,,),(0(5,,,,0(5,),1,,,,,
;(,,,,,,),(0(2,,,,0(5,),0(4,,,,,
四、混合气体溶于水的计算
将水中溶解度不大的数种气体混合后通入水中,若气体的溶解度显著增大,则可判断混合气体与水发生了化学反应,且大多为氧化还原反应。这类题目将基本概念、元素化合物、化学计算等知识融为一体,综合性强,能力要求高,解答时宜采用化大为小,各个击破的解
题策略。
例4 将一支充满,,,和,,,混合气体的试管,与另一支充满,,,和,,混合气体的试管B同时插入盛有足量水的烧杯中,稍后发现两试管中都充满了溶液。若气体被溶液完全吸收,且最终溶液的总体积为200,,,其中;(,,),0(01,,,,,,;(,,,,),0(005,,,,,。求两试管中原混合气体的平均相对分子质量各为多少?
分析:这是一道有新意的题目。解答本题的程序,可从溶质的浓度开始逐渐推出参加反应的各气体的物质的量,再依据平均相对分子质量的定义通过计算获取结果。
由题意知,气体溶于水后发生的化学反应及相关数据为:
4,,,,,,,2,,,4,, , 4,,,,
0(001 0(000 25 0(001 0(005×0(2
,,, ,,,,,2,,,4,,,2,,,,,,,,,
0(00025 0(00025 0(01×0(2,0(001
故试管A中混合气体的平均相对分子质量:
M,,(0(001,,,×46,,,,,,0(00025,,,×71,,,,,),(0(001,,,,0(00025,,,)
,51,,,,,
试管B中混合气体的平均相对分子质量:
M,,(0(000 25,,,×32g,,,,,0(000 25,,,×64,,,,,),(0(000 25,,,,0(000 25,,,),48,,,,,
五、混合气体溶于有关溶液的计算
这类题目是混合气体溶于水计算的延伸和深化,其不同点是溶液
中的溶质参与了反应,由于反应物种类的增加,使反应变得更为复杂多样。在解题时要认真审题,分层思考,以反应物间的定量关系作为解题的突破口。
例5 硝酸工业尾气中的氮氧化物是主要大气污染物之一,其常用的治理方法是用碱液吸收,发生的化学反应有:
,,,,,,,2,,,,,2,,,,,,,,,
2,,,,2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
若用纯碱溶液替代,,,,溶液,反应类似,并有,,,放出。现有标准状况下含aL,,和bL,,,的工业尾气被cL,,,,,,溶液恰好完全吸收,则a、b应满足的关系是__________,,,,,,,溶液的物质的量浓度是__________。
分析:用纯碱溶液吸收,,、,,,的反应方程式为:
2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,,,2,,,,,,,,,
分析上述反应方程式,不难发现,,,,可单独被,,,,,,溶液吸收,而,,必须与等体积的,,,混合后才能被,,,,,,溶液吸收,据此可知,若尾气能被,,,,,,完全吸收,则a?b?1。
,,, ,,,, ,,,,,,,2,,,,,,,,,
(bL,22(4L/mol) (bL,22(4L/mol) (b,22(4)mol
2,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
((a-b)L),22(4L/mol (1,2)×(a-b),22(4mol
故吸收尾气时所需的,,,,,,的物质的量为:
(b,22(4)mol+(1,2)×(a-b),22(4mol=((a+b),
44.8)mol
,,,,,,物质的量浓度:
c(,,,,,,),((a+b),44.8)cmol,,
??
??
??
??
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