第5章 第2节 微专题突破2 氮的氧化物与氧气、水反应的相关计算（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

微专题突破2　氮的氧化物与氧气、水反应的相关计算 （见学生用书P24） 【例题】将盛有1molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2的体积比为（　　） A.1∶2 B.3∶7 C.2∶5 D.无法确定 答案　B 解析　设NO的物质的量为x mol，则有n（NO2）＝（1－x）mol。由题意可知，在水中1 molNO和NO2混合气体与0.4 molO2，恰好完全反应生成HNO3，该反应中NO和NO2是还原剂，O2是氧化剂，据得失电子守恒可得：3n（NO）＋n（NO2）＝4n（O2），即3x mol＋（1－x）mol＝4×0.4 mol，解得x＝0.3，n（NO2）＝（1－0.3）mol＝0.7 mol。根据阿伏加德罗定律及推论可知，同温同压下，气体的体积之比等于其物质的量之比，则有V（NO）∶V（NO2）＝n（NO）∶n（NO2）＝0.3 mol∶0.7 mol＝3∶7。 （1）反应原理 ①3NO2＋H2O2HNO3＋NO ②2NO＋O22NO2 由方程式①×2＋②得： ③4NO2＋O2＋2H2O4HNO3 由方程式①×2＋②×3得： ④4NO＋3O2＋2H2O4HNO3 （2）计算类型 1.如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管。当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，关于原来试管中盛装的气体叙述正确的是（　　） A.肯定是NO2气体 B.可能是O2和NO的混合气体 C.肯定是NO气体 D.可能是NO与NO2的混合气体 答案　D 解析　试管中盛装的是红棕色气体，则该气体中一定含有NO2。倒扣在盛有水的水槽中，试管中液面上升，但不能充满试管，向试管内鼓入氧气后，试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，则原气体可能是NO2或NO2和O2混合气体或NO2和NO混合气体等。 2.现有等体积混合而成的四组气体：①NO2＋NO； ②NO2＋O2；③HCl＋N2；④NO＋N2，将其分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中，试管内水面上升的高度分别为H1，H2，H3，H4，其中高度关系是（　　） A.H2＞H3＞H1＞H4 B.H3＞H2＞H1＞H4 C.H1＝H2＝H3＝H4 D.H1＞H2＞H3＞H4 答案　A 解析　根据反应方程式进行分析：3NO2＋H2O2HNO3＋NO，4NO2＋O2＋2H2O4HNO3。①NO2和NO混合气体中二氧化氮能与水反应，根据方程式3NO2＋H2O2HNO3＋NO分析，气体减少为1/3； ②NO2和O2等体积混合的溶液发生反应：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，反应后剩余的气体为5/8；③HCl和N2中氯化氢溶于水，剩余气体的气体体积为1/2；④NO和N2都不能溶于水，水不能进入。则试管内水面上升的高度顺序为H2＞H3＞H1＞H4，故选A项。 3.相同条件下，两个容积相同的试管分别装满NO2和NO气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶质物质的量浓度之比为（　　） A.1∶1 B.5∶7 C.7∶5 D.4∶3 答案　A 解析　根据4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，4NO＋3O2＋2H2O4HNO3知，生成HNO3的物质的量取决于NO2与NO的物质的量。相同条件下，相同体积的NO2和NO的物质的量相同，则生成的硝酸的物质的量相同，且溶液的体积相同，所以两试管的硝酸的浓度相同，A项正确。 4.将盛有12mLNO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2mL气体可能分别是（　　） A.1.2mL，NO B.2.4mL，O2 C.3.5mL，O2 D.4mL，NO 答案　A 解析　依据的化学反应4NO2＋O2＋2H2O4HNO3、3NO2＋H2O2HNO3＋NO。设混合气体中O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：（1）若剩O2，则V剩＝x－（12mL－x）＝2mL，解得x＝4mL。（2）若剩NO，则V剩＝[（12mL－x）－4x]＝2mL，解得x＝1.2mL，A项正确。 1.氮气和氮的固定 2.NO和NO2的转化 （1）2NO＋O22NO2 （2）3NO2＋H2O2HNO3＋NO （见学生用书P25） 1.（氮的固定）下列过程不属于氮的固定的是（　　） A.氢气与氮气合成氨 B.氨和二氧化碳合成CO（NH2）2 C.雷雨天时氮气与氧气反应生成NO D.大豆根瘤菌将氮气转化为氨态氮肥 答案　B 解析　氢气与氮气合成氨，氮元素由单质转化为氮的化合物，属于氮的固定 ，A项不符合题意；氨和二氧化碳合成CO（NH2）2，是氮元素的化合物的转化，不属于氮的固定，B项符合题意；雷雨天时氮气与氧气反应生成NO，是氮元素由单质转化为氮的化合物，属于氮的固定，C项不符合题意；大豆根瘤菌将氮气转化为氨态氮肥，是氮元素由单质转化为氮的化合物，属于氮的固定，D项不符合题意。 2.（氮气的性质）氮气能大量存在于空气中的根本原因是（　　） A.氮气性质稳定，即使在高温下也不与其他物质发生反应 B.氮气比空气轻且不溶于水 C.氮气分子中两个氮原子结合很牢固，分子结构稳定 D.氮气既无氧化性，也无还原性，不与其他物质反应 答案　C 解析　由于N2分子中N≡N键很牢固，故N2性质稳定，但在高温下可与O2等物质发生反应，在反应中表现出氧化性或还原性，A、D项错误，C项正确；氮气比空气轻且不溶于水并不是N2能大量存在于空气中的根本原因，B项错误。 3.（NO和NO2的性质）下列关于NO和NO2的说法中正确的是（　　） A.NO2是红棕色气体，易溶于水生成HNO3，属于酸性氧化物 B.NO2可由N2和O2直接化合得到 C.NO和NO2均既可以用排空气法收集又可以用排水法收集 D.NO和NO2在一定条件下可以相互转化 答案　D 解析　NO2溶于水生成HNO3的同时，还有NO生成，N元素化合价发生变化，所以不是酸性氧化物，A项错误；在高温或放电条件下，N2和O2直接化合生成NO，B项错误；NO易与空气中的氧气反应生成NO2，只能用排水法收集，NO2能与水反应，只能用排空气法收集，C项错误；NO和氧气反应生成NO2，NO2与水反应生成HNO3和NO，D项正确。 4.（NO和NO2的性质）除去NO中混入的少量NO2，应将该混合气体通过下列试剂中的（　　） A.Na2CO3溶液 B.NaHCO3溶液 C.H2O D.无水硫酸铜 答案　C 解析　NO2溶于水生成HNO3和NO，若混合气体通入碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液中，硝酸会与碳酸钠或碳酸氢钠反应生成CO2，引入新杂质，A、B项错误；混合气体通入水中，可以生成NO，除去NO2且不引入杂质，C项正确；无水硫酸铜不与NO2反应，D项错误。 5.（氮的氧化物与氧气、水反应的计算）将10mLNO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4mL气体，则原混合气体中含NO的体积为（　　） A.1mL B.3mL C.5mL D.7mL 答案　A 解析　若NO2体积为xmL，则NO体积为（10－x）mL，NO2与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O2HNO3＋NO，由此可知，x＋（10－x）＝4，解得：x＝9，则10－x＝1，A项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$