微专题 氮的氧化物与氧气和水反应的计算(教师用书独具)（word）-2021-2022学年高一新教材化学人教版必修第二册 【步步高】学习笔记

微专题　氮的氧化物与氧气和水反应的计算(教师用书独具) 一、相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　① 2NO＋O2===2NO2　② 由方程式①×2＋②得： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　③ 由方程式①×2＋②×3得： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　④ 二、常见的类型 1.NO2气体(或NO2与NO、N2等气体)溶于水 NO2或NO2与NO、N2等气体的混合气体溶于水时仅涉及反应①，可利用气体体积变化差值进行计算：V剩＝V(NO2)或V剩＝V(其他气体)原＋V(NO2)。 2.NO2和O2的混合气体 NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应③ x＝ 0<x< x＝ x> 反应情况 O2过量，剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，又发生反应①，只剩余NO 3.NO和O2的混合气体 NO、O2的混合气体溶于水时涉及反应④ x＝ 0<x< x＝ x> 反应情况 O2过量，剩余O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，剩余NO 4.NO、NO2和O2通入水中的计算 (1)可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算。 (2)也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算；若转化后无O2剩余，则按关系式法计算。 (3)有关NO、NO2、O2混合气体与H2O反应后剩余气体的问题，因NO2与H2O反应，NO与O2反应，所以剩余的气体只可能为NO或O2中的一种，绝对不会剩余NO2。 三、守恒方法求解 1.原子守恒法 方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3和4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3中的“4NO2＋O2”和“4NO＋3O2”从组成上均相当于“N2O5”的组成，也就是N、O的原子个数比符合2∶5时，氮的氧化物和氧气均无剩余，这两种情况均可利用混合气体中N、O的原子个数比来分析： N(N)∶N(O) 2.得失电子守恒法 对于“NO＋NO2＋O2＋H2O”型，当反应后，无气体剩余，则N均被氧化为＋5价(存在于HNO3中)，O被还原为－2价(存在于HNO3中)，得失电子情况如下： NO2－e－→HNO3，NO－3e－→HNO3，O2＋4e－→HNO3。 根据得失电子守恒知，n(NO2)＋3n(NO)＝4n(O2)。因实际应用中，气体量通常用体积表示，由阿伏加德罗定律推论知，同温同压下气体体积比等于气体物质的量比。故又有V(NO2)＋3V(NO)＝4V(O2)。 上述公式具有广泛的适用性，若体系中没有NO，则V(NO)＝0，由此有V(NO2)＝4V(O2)；当体积中没有NO2时，则有3V(NO)＝4V(O2)。若将有关物质的已知量代入上述公式后能使等式成立，则气体恰好反应完全；若不能使等式成立，则数值较大的一侧对应的物质过量。应注意的是，无论何种体系，最终剩余的气体不可能是NO2。 1.有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)(　　) A.2∶3 B.3∶2 C.1∶4 D.4∶1 答案　A 解析　二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则： 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　气体体积减少 3　　　　　　　　　　 1　　　　2 V　　　　　　　　　　　　20 mL－12 mL＝8 mL 所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO2体积比为8 mL∶12 mL＝2∶3。 2.在标准状况下，将O2和NO2按1∶4的体积比充满干燥烧瓶，把烧瓶倒置于水中，瓶内液体逐渐上升，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为(　　) A. mol·L－1 B. mol·L－1 C. mol·L－1 D. mol·L－1 答案　C 解析　设烧瓶的体积为V L，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3以及O2和NO2的体积比为1∶4知NO2的体积为V L，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为V L，标准状况下，NO2的物质的量为＝V mol，由于氮原子守恒，所以硝酸的物质的量浓度为＝ mol·L－1。 3.一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　由于NO和O2等体积，则相