高中化学有关氮的氧化物的计算专题辅导

高中化学有关氮的氧化物的计算
一. 氮的氧化物溶于水的计算
基本反应式：
2222NO O NO += ①
32223NO H O HNO NO +=+
② 1. NO （N 2）和NO 2的混合气体溶于水的计算
例1. 将20mL 充满NO 和NO 2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积为10mL ，求原混合气体中NO 和NO 2各为多少毫升？
解析：发生的反应为32223NO H O NHO NO +=+，设原混合气体中NO 2的体积为xmL ，则有
203
10-+
=x x 解得x =15，即原混合气体中有5mL NO ，15mL NO 2。

2. NO 2和O 2的混合气体溶于水的计算
运用②×2＋①，可消去中间产物NO ，得到总反应式
3HNO
例2. 将充满NO 2和O 2混合气体的量筒倒立于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒容积的一半处停止了，则原混合气体中NO 2和O 2的体积比是多少？ 解析：设原混合气体的体积为1，混合气体中NO 2的体积为x ，则O 2的体积为1-x 。

根据题意可知，最后剩余气体不可能为NO ，只能为O 2（理由：若剩余的气体为NO ，其体积为12，则相当于NO 2过量32
，过量的NO 2比原来的NO 2和O 2混合气体的总体积还大，不合理。

） 则有：1412--
=x x ，解得x =25，从而得到V NO V O ():():():222512523=-=。

3. NO 和O 2的混合气体溶于水的计算
运用①×3+②×2，
可消去中间产物
NO 2，得到总反应式
4NO 。

例3. 一定条件下，将等体积的NO 和O 2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积比是多少？
答案：18
4. NO 2、NO 和O 2的混合气体溶于水的计算
关系式：V O V NO V NO ()()()221434
=
+ 特例：当V NO V NO V O ():():()::22111=时，
混合气体恰好全部与水反应，无气体剩余，此时发生的反应为NO NO O H O HNO +++=22232。

例4. 常温下，盛有由10mL NO 2和10mL NO 组成的混合气体的大试管倒立于盛有水的水槽中，当向其中缓缓通入O 2一段时间后，试管内残留2mL 气体，则通入O 2的体积可能为多少？
解析：分两种情况进行讨论：
（1）当最后残留的气体是NO 时，通入的O 2体积为8.5mL ；
（2）当最后残留的气体是O 2时，通入的O 2体积为12mL 。

二. 氮的氧化物平均相对分子质量的计算
例5. 0.03mol 铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO 、NO 2和N 2O 4）的混合气体共0.05mol 。

该混合气体的平均相对分子质量可能是（ ）
A. 30
B. 46
C. 50
D. 66
解析：设原混合气体中NO 、NO 2和N 2O 4的物质的量分别为x 、y 、z 。

则x y z mol ++=005. ①
反应过程中得失电子关系为：
Cu e Cu -=-+22
0.03mol 0.06mol
HNO e NO 33+→↑-
3x x
HNO e NO 32+→↑-
y y
22324HNO e N O +→↑-
2z z
根据得失电子守恒，有等式：32006x y z mol ++=. ②
用极端假设法进行求解。

（1）若x ＝0，上面的①、②两式简化为y z mol y z mol +=+=0052006..，。

得y ＝0.04mol ，z ＝0.01mol
此时NO 2与N 2O 4的物质的量之比为4：1，混合气体的平均相对分子质量为：
M =⨯+⨯=4461925
552.（第一个临界值） （2）若y ＝0，上面的①、②两式简化为x z mol +=005.，32006x z mol +=.，无正数解，说明不能成立。

（3）若z ＝0，上面的①、②两式简化为x y mol +=005.，3006x y mol +=.。

求得x mol y mol ==00050045..，。

此时NO 与NO 2的物质的量之比为1：9，混合气体的平均相对分子质量为： M =
⨯+⨯=13094610
444.（第二个临界值）
综上所述，可知原混合气体的平均相对分子质量的取值范围为444552..<<M 混。

故选B 、C 项。

思考题：
同温同压下，在3支相同容积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO 和NO 2；②NO 2和O 2；③NH 3和N 2。

现将3支试管均倒立于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V 1、V 2、V 3，则下列关系正确的是（ ）
A. V 1>V 2>V 3
B. V 1>V 3>V 2
C. V 2>V 3>V 1
D. V 3>V 1>V 2 答案：B。