思维模型在含氮化合物相关计算中的应用

)
。
B.
2
0 mL
D.
2
2 mL
解析:
由 3NO2 +H2O 2HNO3 +NO
反应 知 生 成 的 NO 体 积 为 3
6 mL×
1
=
3
1
2 mL,加 上 原 来 NO 体 积 得 V (
NO)=
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43
解题篇 经典题突破方法
mo
l
2
2.
4
-1
物质的量浓度为
=0.
0
4
5 mo
l·L 。
VL
例5
解析:
由 4NO2 +O2 +2H2O 4HNO3
(
思维模型:
根据化 学 反 应 和 条 件 确 定
1)
二、喷泉实验产物浓度的计算
答案:
A
无法计算
D.
答案:
C
答案:
D
例4
4
-1
C. mo
l·L
5
a
用如图1所示的装置做喷泉实
验,该 实 验 条 件 下 的 气 体 摩 尔 体 积 为
得到 硝 酸 铜 溶 液 和 NO2 、NO 的 混 合 气 体
,这 些 气 体 与 一 定 体 积 的
标准 状 况 )
2.
2
4L(
标准状况 )混 合 后 通 入 水 中,所 有 气 体 完
O2(
全被水吸收生成硝酸。若 向 所 得 硝 酸 铜 溶 液
-1
2+
中加入 5
则C
0 mL4 mo
l·L NaOH 溶液,
1L
3+
剩 余 n(
从
n(
F
e )
=1.
2
5 mo
l,
F
e)=0.
2
5 mo
l,
比例关系来看,
铁粉完全反应。
Fe + 2Fe 3Fe
3+
1
2
0.
2
5 0.
5
2+
3
0.
7
5
铁 离 子 剩 余:
1.
2
5 mo
l-0.
5 mo
l=
(
根据 Na 原 子、
1)
N 原子和金属原子守
2+
生成 n(
所得溶液
0.
1
6 mL(同 温 同 压 下 )
的体积为(
①8 mL
A.
①②
)
。
②2
4 mL
③1
6 mL
B.
②③
C.
①④
④9 mL
解析:
首先分析剩余 气 体 成 分,
由总反应
4NO+3O2 +2H2O 4HNO3 知 NO 与 O2
按 4∶3 的体积比反 应,
假 设 剩 余 气 体 为 O2 ,
4
如果剩余
=8mL,
4 mL-
3
所以 V (
4 mL=2
0 mL,
O2 )=2
0 mL×
=
4
1
5 mL。
喷泉实验是高中化学中一个非常美丽的
实验,
美丽 的 实 验 后 溶 液 浓 度 的 求 算 也 是 一
大难点,
因为这类题目中通常没有可直接利
用的数据,导 致 无 从 下 手。 将 烧 瓶 看 成 一 个
整体,
给烧瓶内气体设定 体 积 是 突 破 口,
7
5 mo
l,
F
e )
=0.
7
5 mo
l,
(
根据 得 失 电 子 守 恒:
2)
Cu 失 电 子 数 =
错误。反 应 后 生 成 NO 的 体 积 为V(
NO)
=
恒可求起酸性作用或参加反应的硝酸的量。
NOx 得 电 子 数 = O2 得 电 子 数,可 求 NO、
参与反应的 Cu 以及消耗 O2 的量。
高考理化 2023 年 4 月
再 由 4NO+3O2 +
1
2 mL+1
2 mL=2
4 mL,
先假设
2H2O 4HNO3 求算充入 O2 体 积,
剩 余 气 体 为 O2 ,则 NO 反 应 完,
V(
O2 )=
2
4 mL×
3
+4 mL=2
2 mL,再 假 设 剩 余 气
4
体为 NO,则 反 应 的 NO 体 积 为 2
,
和 H2SO4 )
将采 用 金 属 与 H+ 、
NO3 的 离 子
反应方程式解决问题。
例7
向 其 中 加 入 1.
2.
5 mo
lH2SO4 ,
5 mo
l 铁 粉,
,
充分反应(
已知 NO3- 被 还 原 为 NO)
最终溶
液体积为 1L。下列说法正确的是(
-1
所得溶液中c(
A.
NO )
=2.
7
5 mo
部分考 生 在 解 决 这 些 问 题 的 时 候 会 感 到 困
惑、
迷 茫,
不 知 从 何 做 起。 现 结 合 具 体 实 例 进
行总结归 纳,在 含 氮 物 质 计 算 过 程 中 建 立 思
维模型,
助力问题解决。
一、氮的氧化物与 O2 、H2O 反应的计算
氮的氧化物有 很 多,
如 N2O、
NO、
NO2 混合气体 的 烧 瓶 倒 置 于 水 中,通 入 一 定
量 O2 ,
完全 反 应 后,剩 余 气 体 体 积 为 4 mL,
则充入 O2 的体积可能为(
A.
1
9 mL
C.
2
1 mL
在 一 定 条 件 下,将 1
2 mL NO2
(
不考虑 N2O4 )
和 O2 的混合气体通入足量水
中,充 分 反 应 后 剩 余 2 mL 气 体 (同 温 同 压
0.
0
5+0.
0
5
正 确。Cu 足 量,则 硝 酸 完 全 反 应,反 应 后 的
溶 液 中 溶 质 为 Cu(NO3 )
Cu(NO3 )
2,
2 和
根据
NaOH 反应后的溶液 中 溶 质 为 NaNO3 ,
N 原子 守 恒 知,起 酸 性 作 用 的 n(
HNO3 )=
和 HNO3 )
或硝酸盐与 酸 混 合 物 中(如 KNO3
+NO 计算 生 成 NO 的 体 积,然 后 加 上 原 来
D.
③④
则V(
NO)
=(
3
0-1
6)
mL×
H2O 2HNO3 +NO 知 V(
NO2 )
=2 mL×
4
+
7
气体 中 NO 的 体 积,再 依 据 4NO +3O2 +
2H2O 4HNO3 计算。
例3
将盛有1
2 mL NO 和 3
6 mL
5
a
溶质的物质的量和溶液的体积。
(
依据c=
2)
n
,求 算 喷 泉 实 验 后 物 质 的
V
量浓度。
三、金属单质与硝酸反应的计算
硝酸 重 要 的 化 学 性 质 之 一 便 是 强 氧 化
性,
由金属与硝酸反应而 呈 现 的 计 算 题 较 多,
便迎刃而解。
用一充满氨气的烧瓶做喷泉实
验,
当水充满整个烧瓶后,
式 4NO+3O2 +2H2O 4HNO3 和 4NO2 +
O2+2H2O4HNO3 是解决问题的关键。
例1
将装有 3
0 mL NO 和 O2 混合气
体的试管 倒 立 在 盛 水 的 水 槽 中,直 到 水 面 不
再上升为 止,此 时 试 管 内 剩 余 气 体 的 体 积 为
,则 原 混 合 气 体 中 NO
N2O3 、
丹
马善恒
,
下)
则原混合气体中氧气体积为(
)
。
①1.
2 mL ②2.
4 mL ③3 mL ④4 mLA.Fra bibliotek①②B.
②③
C.
①④
D.
③④
解析:
首先分析剩余 气 体 成 分,
由总反应
4NO2 + O2 +2H2O 4HNO3 知 NO2 与
O2 按 4∶1 的 体 积 比 反 应,假 设 剩 余 气 体 为
烧瓶内的氨水的物
(
质的量浓度是(
按标准状况下计算)
-1
A.
0.
0
4
5 mo
l·L
)
。
-1
B.
1 mo
l·L
C.
0.
0
2
9 mo
l·L
不能确定
D.
-1
解析:
氨 气 溶 于 水 形 成 氨 水,
其溶质为氨
气。设烧瓶的容积为V L,
则形成溶液的体积为
V
溶质的物质的量为
故所得溶液的
V L,
mo
l,
2
2.
4
V
解题篇 经典题突破方法
高考理化 2023 年 4 月
思维模型在含氮化合物相关计算中的应用
■ 安徽省蒙城第一中学
郝
■ 安徽省合肥市第六中学
氮 及 其 化 合 物 是 高 中 化 学 的 重 要 内 容,
是元素化 合 物 的 重 要 组 成 部 分,也 是 高 考 的
热点。氮及 其 化 合 物 知 识 的 计 算 考 点 较 多,
则V(
O2 ,
O2 )= (
1
2-2)mL×
1
+2 mL=
5
NO2 、
N2O4 、
N2O5 ,教 材 中 重 点 介 绍 了 NO、
如果剩余 的 气 体 为 NO,则 由 3NO2 +
4 mL,
为红 棕 色 的 NO2 气 体,涉 及 反 应 2NO +
那么 总 反 应 中 参 与 反 应 的 NO2 和
u
恰好完全沉淀。下列说法正确的是(
)
。
A.此 反 应 过 程 中 消 耗 的 铜 的 质 量
是1
2.
8g
混合气体中 NO2 的体积分数是 5
B.
0%
C.参 加 反 应 的 HNO3 的 物 质 的 量 是
0.
4 mo
l
消耗氧气(
标准状况)
的体积为1.
D.
6
8L
解析:
n[
Cu(
OH )
=
2]
1
n(
NaOH )=
l·L
2+
3+
所得溶液中c(
B.
Fe )
∶c(
Fe )
=1∶2
V
=
Vm
2.
2
4L
1 mo
l,参 加 反 应 的 酸 为
-1 =0.
2
2.
4L·mo
l
反应后生成 NO 的 体 积 为 3
C.
3.
6 L(标
准状况下)
所得溶液中的溶质只有 Fe
D.
SO4
解析:从 比 例 关 系 来 看,只 有 H+ 完 全
生成硝酸 铜 和 氮 氧 化 物 的 硝 酸,则 参 加 反 应
的 n(
HNO3 )
=(
0.
2+0.
1)mo
l=0.
3 mo
l,
故 C 项错误。该反应中转移电子物质的量 =
根据转移
2×n(
Cu)
=2×0.
1 mo
l=0.
2 mo
l,
0.
2 mo
l
电子 数 相 等 知,消 耗 氧 气 体 积 =
×
4
故 D 项错误。
3=6 mL,
如无 色 的 NO 气 体 在 空 气 中 变
NO2 的性质,
O2 2NO2 ;以 及 NO2 溶 于 水,涉 及 反 应
3NO2 +H2O 2HNO3 +NO。基于该 性 质
的气体 体 积 计 算 问 题 的 考 查 是 常 见 题 目 类
型,
将两个 方 程 式 进 行 变 换 得 到 总 反 应 方 程
2
1
×0.
2 mo
l=0.
1 mo
l,则 消 耗 的 铜 的 质 量
2
1
-1
A. mo
l·L
a
44
图1
3
-1
B. mo
l·L
4
a
-1
为m =nM =0.
1 mo
l×6
4g· mo
l =6.
4g,
故 A 项 错 误。 设 NO2 、
NO 物 质 的 量 分 别 为
x mo
l、
l,结 合 转 移 电 子 守 恒 得 ①x +
2
2.
4L·mo
l =1.
1
2L,
-1
答案:
B
思维模型:
HNO3 中氮原 子 的 转 化 过 程,
巧用两守恒解决问题。
)
。
3
作氧化剂
n(
NaNO3 )
=n(
NaOH)
=0.
2 mo
l,
的n(
HNO3 )
=n (
NO2 )+n (
NO)=
某稀溶液中含有4 mo
lKNO3 和
反应。
F
e + 4H + NO3 F
-1
最终液体充满了烧瓶,
则烧瓶内
a L·mo
l ,
溶液的物质的量浓度约是(
)
。
如果考生根据题目意 思 写 出 一 步 步 反应再去
解决问题,
将会使问题复杂化,
准确率低,
效率
低。基于这样的思考,
我们通过例题建立金属
与硝酸反应的思维导图,
找出氮原子的转化过
程,
通过图示利用守恒法快速解决问题。
例6
足量铜 与 一 定 量 的 浓 硝 酸 反 应,
y mo
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解题篇 经典题突破方法
高考理化 2023 年 4 月
1,
②x +3
1×2,联 立 两 式,解 得
y=0.
y=0.
x=0.
0
5,
0
5,则 混 合 气 体 中 NO2 的 体
y=0.
0.
0
5
积分数是
故B项
×1
0
0%=5
0% ,
e + NO↑+2H2O
+
1
-
4
1
1.
2
55
1.
2
5
3+
1
1.
2
5
1
1.