2021年氮氧化物溶于水的计算

氮氧化物溶于水的计算

欧阳光明（2021.03.07）

氮氧化物溶于水的计算常涉及到以下几个方面：

(1)混合气体的组成，

(2)反应后剩余气体的种类和量，

(3)反应后溶液的浓度。

计算的依据是化学反应方程式，根据化学方程式分析各反应物的量、判断剩余气体的种类。应用守恒法进行计算。

1．有关的化学方程式

(1)单一气体：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO①

(2)混合气体：

①NO2与O2混合：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3②

②NO与O2混合：

4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③

(3)2NO＋O2===2NO2④

2．不同情况的反应及剩余气体的体积

V NO2

＝4∶1

V O2

V NO2

<4∶1

V O2

V NO2

V O2

>4∶1 V

NO V

O2＝4∶3 V NO V

O2>4∶3 V

NO V O2<4∶3 O2的混合气体还是NO 和O2的混合气体通入水中，最终剩余气体都不能是NO2。

[例] 用排水法收集12 mL NO 于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入O2共12 mL ，下面的说法中，正确的是( )

A ．剩余NO

B ．剩余NO2

C ．试管中气体为红棕色

D ．试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无色气体

[解析]向NO 中间歇通入O2发生的反应为

2NO ＋O2===2NO2①

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ②

由①×3＋②×2得：4NO ＋3O2＋2H2O===4HNO3

等体积的NO 和O2反应最终剩余O2。

[答案]D

NO ――→O2 NO2――→H2O

NO (无色)(红棕色)(无色)

1．在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应的物质和发生氧化反应的物质的质量比为( )

A ．3∶1

B ．1∶3

C ．1∶2

D ．2∶3

解析：3N ＋4O2＋H2O===2H N ＋5O3＋N ＋2O,3 mol NO2中，有2 mol 氮的价态升高，1 mol 氮的价态降低，所以发生还原反应的NO2与发生氧化反应的NO2的质量比为1∶2。

答案：C

2．标准状况下，将NO2和O2按体积比4∶3混合后充入干燥烧瓶中，然后将烧瓶倒立于水中使其充分反应，则烧瓶内溶液中溶质的物质的量浓度为( )

A.122.4 mol·L －1

B.139.2 mol·L －1

C.128 mol·L －1

D.45 mol·L －1

解析：此类题目可用赋值法来解。设烧瓶体积为 1 L ，因

V(NO2)∶V(O2)＝4∶3，故在1 L 混合气体中V(NO2)＝47 L ，V(O2)

＝37 L 。设生成HNO3的物质的量为x ，根据反应4NO2＋O2＋

2H2O===4HNO3，则有(4×22.4 L)∶47 L ＝4 mol ∶x ，解得x ＝139.2

mol 。烧瓶中残留O2的体积：37 L －17 L ＝27 L ，故溶液充满烧瓶体积

的57。所以c(HNO3)＝(47×122.4) mol÷57 L ＝128 mol·

L －1。 答案：C

3．[双选题]在一大试管中装入10 mL NO 倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6 mL O2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是( )

A．试管内气体呈红棕色

B．试管内气体呈无色，是2 mL NO

C．试管内气体呈无色，是2 mL O2

D．试管内液面上升

解析：根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，V(NO)∶V(O2)＞4∶3时，NO有剩余。由题意，V(NO)∶V(O2)＝5∶3可知，NO 剩余2 mL，则试管内液面上升。

答案：BD

4．盛有NO和NO2混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中NO和NO2的体积比是()

A．3∶1 B．1∶3

C．2∶1 D．1∶2

解析：设VNO===x L VNO2===y L

3NO2＋H2O===2HNO3＋NOΔV

3 L1 L2 L

y L y

3L

2

3y L

则：由反应后气体体积减小为原来的一半可得：

2

3y＝1

2(x＋y)，解得

x

y＝

1

3。

答案：B

5．用大试管收集一试管NO2气体，倒扣在盛水的水槽里，试管内产生的现象为____________________；再往试管里通入适量氧气，试管内又产生的现象为________________________。产生上述现象的原因是______________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：NO2与水发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ，所以

水会上升到试管容积的23处；反应生成的NO 又与O2反应生成红棕

色的NO2气体，而NO2又与水反应，水面又上升。

答案：试管内红棕色气体逐渐消失，水面上升至试管容积的23处

试管内又出现红棕色，接着红棕色消失，液面又上升 由于NO2易溶于水，发生反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ，故颜色消失，液

面上升至容积的23处。当再充入O2时，发生反应2NO ＋O2===2NO2，

故又出现了红棕色，NO2继续溶于水并与水反应，气体颜色又消失，液面又上升

(1)空气中主要含有N2和O2，其体积比大约是4∶1。

(2)可通过自然固氮和人工固氮将自然界游离态氮转化为化合态。

(3)氮元素有多种氧化物，并且都有毒。其中NO 和NO2是两种重要的氧化物。NO 易与O2反应，化学方程式为2NO ＋O2＝2NO2，NO2与H2O 反应，化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 。

(4)“雷雨发庄稼”原理：

N2――→O2闪电NO ――→O2 NO2――→H2O HNO3――→土壤

硝酸盐 一、选择题(本题包括5小题，每题4分，共20分)

1．下列关于氮气的说法中，错误的是( )

A ．通常情况下，氮气性质比较稳定