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 气体溶于水或溶液的有关计算是中学化学的重点，因其知识面广，综合度高，已成为各级考试的热点，现以典型习题为例作一归类，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要点。 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,,,,, 1 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,,,,, , 2 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__________。 ,, 3 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,, ,, k hvbjmygkikoiuhklo 4