专题04 氮的氧化物与氧气、水反应的计算方法-【压轴题】2024-2025学年高一化学同步培优训练（人教版2019必修第二册）

专题04 氮的氧化物与氧气、水反应的计算方法 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、NO和NO2的性质 NO NO2 色、态、 味、毒性 无色、无味 红棕色、刺激性气味 有毒气体 水溶性 不溶 易溶且与水反应 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 与H2O反应 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 与O2、H2O 共同反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 氧化性 6NO＋4NH35N2＋6H2O 6NO2＋8NH37N2＋12H2O，NO2＋SO2=SO3＋NO，NO2能使湿润的淀粉KI试纸变蓝 二、氮的氧化物的有关计算 1. 原理 解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO，2NO＋O2 = 2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不能是NO2。 2. 方法——加合式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知： V(NO2)∶V(O2) ③NO与O2同时通入水中 2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总的化学方程式为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3情况处理。 【例1】由NO、H2、CO2组成的混合气体，通过足量的Na2O2粉末充分反应后，再用电火花引燃使其充分反应，最终得到质量分数为70%的硝酸，且无任何气体剩余。则原混合气体中NO、H2、CO2的体积比为 A．2：4：5 B．2：4：7 C．2：4：9 D．3：5：8 【答案】B 【解析】 设得到70%的硝酸100g，70%的硝酸中n(HNO3)==mol，n(H2O)==mol，其中n(H)：n(N)：n(O)=(2×mol+mol)： mol：(mol+3×mol)=4：1：4.5，通过足量Na2O2后，n(O2)=n(CO2)，n(H2)：n(NO)：n(O2)=：1：=2：1：1.75，则n(H2)：n(NO)：n(CO2)=2：1：3.5，即：n(NO)：n(H2)：n(CO2)=2：4：7，故答案为：B。 【例2】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，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.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 【答案】B 【解析】设1.2 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1.2-a) mol NO2，根据4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3和4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3可得：+=0.6，解得a=0.6 mol，则原混合气体中NO与NO2的体积比为1∶1，故选B。 【例3】硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为： ①； ②。 下列说法错误的是 A．反应①、②均为氧化还原反应 B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1 C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1 D．反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为2 mol 【答案】D 【解析】 A． 反应①、②中均有元素化合价变化，均为氧化还原反应，故A正确； B． 反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1，故B正确； C． 若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1或等于1：1，故C正确； D． 反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为1 mol，故D错误； 故选D。 【例4】将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。 (1)则原混合气体中NO与NO2体积比为多少？ (2)1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？ (3)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少O2？ 【答案】3∶7 1∶9 0.5mol 【解析】(1)设1 mol NO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1－a)mol NO2，根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可得：a＋＝0.4，所以a＝0.3，V(NO)∶V(NO2)＝3∶7。 (2)设n(NO2)＝a mol 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　气体减少 3 mol 1 mol 2 mol a mol (1－0.4)mol a＝0.9 故NO与NO2体积比为1∶9。 (3)通入的氧气的物质的量为×0.5 mol＋ mol＝0.5 mol。 1．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①②　　　B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】D　 【解析】混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。若12 mL全部为NO2，发生反应②，剩余气体4 mL大于实际剩余气体2 mL，故剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝×(12－2)mL＝8 mL，V(O2)＝12 mL－8 mL＝4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)⇒6 mL NO2，则V(O2)＝×(12－6)mL＝1.2 mL。 2．如图所示，将盛满乙气体的小试管倒扣在水槽中，通过导管向试管中通入甲气体，直至小试管内充满液体(假设所得溶液中溶质未扩散至试管外)。下列选项中所得溶液浓度最高的是 A．甲为，乙为 B．甲为，乙为 C．甲为，乙为 D．甲为，乙为 【答案】D 【解析】 设试管的体积为VL，则乙气体的物质的量是mol；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；若甲为，乙为 ，发生反应，根据方程式可知生成硝酸的物质的量为mol，硝酸浓度为；故选D。 3．在与水的反应中，下列判断正确的是 A．氮元素的化合价不发生变化 B．氧化剂与还原剂的质量比为 C．只是还原剂 D．参加反应转移电子 【答案】D 【详解】NO2溶于水，与水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，在该反应中，只有N元素的化合价发生变化，N元素化合价一部分升高变为HNO3中的+5价，一部分降低变为NO中的+2价转移2个电子，因此NO2既是作氧化剂，又是作还原剂，氧化剂与还原剂的质量比为，故合理选项是D； 故选D。 4．硝酸工业尾气中的、进入大气后会破坏臭氧层。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式如下： ，。将一定量和的混合气体通入溶液中，恰好被完全吸收，则下列有关判断正确的是 A．原混合气体中与的体积之比可能为 B．原混合气体中在标准状况下的体积可能为 C．所得溶液中溶质一定有2种 D．所得溶液中和的物质的量之比可能为 【答案】B 【详解】A．由反应可知当NO的物质的量小于NO2时，即：V(NO)：V(NO2)≤1时气体才能被完全吸收，则NO与的体积之比不可能为3∶2，故A错误； B．若只发生NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O反应，据二者反应的关系：NO--2NaOH，n(NaOH)=0.3×5=1.5mol，n(NO)=0.75mol，V(NO)=22.4×0.75=16.8 L，结合反应可知NO的物质的量小于NO2时，气体即可被完全吸收，因此NO的体积≤16.8 L即可满足题意，故B正确； C．不确定NO、NO2的量，可能发生NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O、2NO2+2NaOH=NaNO2+ NaNO3+H2O两个反应，所以溶液中溶质可能只有NaNO2也可能是NaNO3和NaNO2的混合物，故C错误； D．若只发生NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O反应，则溶质只有NaNO2，又因在反应中NaNO3和NaNO2按照1：1生成，则两个反应发生时和的物质的量之比一定小于1，不可能为2：1，故D错误； 故答案选B。 5．如图所示，常温常压下，在注射器里吸入，然后吸入水。若再吸入空气(氧气体积占)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述不正确的是 (已知常温常压下) A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C．最终剩余气体体积约为 D．所得硝酸溶液的浓度约为 【答案】B 【详解】A．在注射器中发生的反应为和，故可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后生成硝酸后溶液变成无色，A项正确； B．注射器中反应均为气体分子数减小的反应，故活塞缓缓向左移动，B项错误； C．同温同压下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据可得出关系，吸入氧气的体积为过量，参与反应的一氧化氮为，生成了二氧化氮，此反应中气体体积减小，根据可得二氧化氮参与反应生成了一氧化氮，此反应中气体体积减小了，最终剩余气体体积约为，C项正确； D．根据C选项中分析可得，，故硝酸的浓度为，D项正确； 答案选B。 6．臭氧存在于大气层中，但在地表附近也会产生臭氧，其发生机理如下图所示。已知O2+2NO=2NO2.则以下表述正确的是 A．图中所示①②③的转化中均有化合价的改变 B．3.2g O3和O2的混合气体，所含原子数约为2×6.02×1022 C．标准状况下，1molNO与1mol氧气混合后体积为44.8L D．反应③是复分解反应 【答案】B 【分析】①的转化为NO2NO+O、②的转化为O2+OO3、③的转化为O3+NO O2+ NO2。 【详解】A．①的转化为NO2NO+O、③的转化为O3+NO O2+ NO2，其中氮、氧元素化合价均发生了变化，②的转化为O2+OO3，其中没有元素化合价变化，A错误； B．3.2g O3和O2的混合气体，所含原子数约为，B正确； C．标准状况下，与氧气发生反应，生成1molNO2，剩余0.5mol O2，此时体积为(1+0.5)mol×22.4L/mol=33.6L，但存在NO2和四氧化二氮的转化平衡：，所以体积小于33.6L，C错误； D．反应③为，其中氮、氧元素化合价发生了变化，不是复分解反应，是置换反应，D错误； 故选B。 7．一定条件下，将28.8g 固体投入100mL质量分数为63%，密度为1.2的硝酸溶液中充分反应后，固体全部溶解，硝酸被还原为氮氧化物()，并收集到折算为标准状况下氮氧化物()4.48L(生成气体全部逸出)，再向反应后的溶液中加入V L 4.00 NaOH溶液，使沉淀质量最大。下列说法错误的是 A．若将产生的与混合后通入水中将其完全吸收，则标况下消耗的体积为2.24L B．原硝酸的物质的量浓度为12 C．该氮氧化物中x的值为1.5 D．V至少为0.2L 【答案】D 【详解】A．根据题意可知，，在反应中，中的Cu元素由＋1价升高到＋2价，则反应中转移电子的数目为0.4，这些电子最终被获得，因此标况下消耗的体积为2.24L，A正确； B．根据计算公式可知，硝酸的，B正确； C．A项可知，反应中转移电子的数目为0.4，又根据题目可知，在反应中，中生成的N元素由＋5价降低为＋2x价，依据得失电子守恒可得：，x=1.5，C正确； D．向反应后的溶液中加入4.00 NaOH溶液，当沉淀质量达到最大时，及过量刚好与NaOH完全反应，生成等，则，从而得出，，D错误； 故选D。 8．室温下，将充满红棕色的试管倒立在水中，时试管中只剩余无色气体，实验现象如图所示。下列分析正确的是 A．易溶于水，时试管中液体为红棕色 B．试管中剩余的无色气体是，占试管体积的 C．向试管中通入一定量的，最终试管中的气体占试管体积的 D．取试管中的溶液，向其中加入少量粉末，溶液显蓝色 【答案】D 【详解】A．由图可知，水进入试管约三分之二体积，表明NO2易溶于水，NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，得到硝酸溶液，为无色溶液，A错误； B．NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，所以试管中剩余的无色气体是，由3NO2~NO可知，剩余的无色气体占试管体积的1/3，B错误； C．试管中剩余气体为NO，通入一定量的O2，发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，若通入的O2与剩余的NO的体积比为3∶4，此时NO、O2和H2O恰好完全反应生成HNO3，液面上升可能充满试管，所以最终试管中的气体不一定占试管体积的1/9，C错误； D．NO2和水发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，得到硝酸溶液，加入CuO粉末，CuO和硝酸反应生成硝酸铜，溶液显蓝色，D正确； 故选D。 9．将2molNO、4molH2和一定量的CO2通过足量的Na2O2充分反应后，所得气体再用电火花引燃使其充分反应，仅得到一定浓度的HNO3溶液，且无任何气体剩余。则通入CO2的物质的量和所得HNO3的质量分数分别为 A．7mol    60% B．7mol    70% C．6mol    60% D．6mol    70% 【答案】B 【详解】过程中涉及到的反应有、、，反应后无气体剩余，所以在 反应中消耗了2 molNO，根据计量数之比可知，消耗了1.5mol O2和1molH2O，生成了2molHNO3；在反应中消耗了4molH2和2 molO2，生成了4molH2O，所以在反应中生成了3.5molO2，则消耗CO2的物质的量为7mol，反应结束后剩余3molH2O和2molHNO3，则所得HNO3溶液的质量分数为，B正确； 故选B。 10．将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 【答案】B 【分析】倒置于水中，通入一定量的氧气，发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3、4NO+3O2+2H2O=4HNO3，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，可知剩余2mL气体为NO，以此来解答。 【详解】由题意可知，剩余2mL气体为NO，则参加反应的NO为6mL，结合4NO+3O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为6mL×=4.5mL；结合4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知，消耗的氧气为18mL×=4.5mL，则充入的氧气的体积为4.5mL+4.5mL=9mL； 故选B。 11．以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 【答案】C 【分析】氮气和氢气反应生成氨气，即A为NH3，氨气发生催化氧化，得到NO和H2O，即C为H2O，B为NO，NO被氧化成NO2，NO2、氧气、水生成硝酸，据此分析； 【详解】A．氨气与氧气发生4NH3+5O24NO+6H2O，消耗0.1mol氨气同时，消耗氧气的物质的量为mol=0.125mol，即标况下消耗氧气的体积为0.125mol×22.4L/mol=2.8L，故A说法正确； B．根据上述分析，A为NH3，C为H2O，1.7g氨气中所含共价键数目为=0.3NA，1.8g水中所含共价键数目为=0.2NA，故B说法正确； C．合成氨是可逆反应，不能进行到底，因此生成氨气物质的量小于0.2mol，故C说法错误； D．NO2、O2、水反应方程式为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，消耗0.1molNO2转移电子数目为0.1mol×1×NA=0.1NA，故D说法正确； 答案为C。 12．硝酸工业生产中常用纯碱溶液吸收排出的氮氧化物废气，废气中若只含有NO、两种气体。将一定量废气通入到足量的溶液中被完全吸收，溶液中生成的、两种离子的物质的量与废气中的物质的量分数变化关系如图所示。 已知溶液中可发生以下两个反应： ①； ②。 下列说法错误的是 A．图中线段b表示 B．时，溶液中 C．时， D．若生成标准状况下22.4L ，则 【答案】D 【分析】根据图示，则NO、的物质的量和为2mol；根据反应可知，x＝0.5时只发生反应，产物只有NaNO2；当x＝1时，只发生，产物为等物质的量的NaNO2、NaNO3；据此解答。 【详解】A．当x＝0.5时产物只有NaNO2；当x＝1时产物为等物质的量的NaNO2、NaNO3，随x值增大n()增大、n()减小，图中线段b表示离子，a表示，故A正确； B．当时，，，，溶液中，故B正确； C．根据氮元素守恒可知时，，故C正确； D．根据反应可知，即，标准状况下体积为22.4L，当生成标准状况下22.4L 时，无法判断的物质的量，故D错误。 答案选D。 13．利用石灰乳和硝酸工业的尾气反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，已知，下列说法不正确的是 A．氧化剂与还原剂之比为 B．的空间构型为角形 C．每生成，有电子参与反应 D．当与的比值为时，反应所得的的纯度最高 【答案】D 【详解】A．NO2中N元素化合价降低，NO2是氧化剂；NO中N元素化合价升高，NO是还原剂；氧化剂与还原剂之比为，故A正确； B．中N原子价电子对数为3，有1个孤电子对，空间构型为角形，故B正确； C．NO2中N元素化合价由+4降低为+3，NO中N元素化合价由+2升高为+3，每生成，转移电子，故C正确； D．根据反应方程式，当与的比值为1:1时，反应所得的的纯度最高，故D错误； 选D。 14．把3mol的气体，依次通过下列3个分别装有足量①饱和溶液，②浓硫酸，③的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】①3mol的NO2通入NaHCO3溶液中发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO、NaHCO3+HNO3=NaNO3+H2O+CO2↑，生成2molCO2和1molNO；②1molNO、2molCO2和水蒸气通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，余下1molNO和2molCO2；③2molCO2与Na2O2发生反应2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2，生成1molO2，NO与O2反应的化学方程式为2NO+O2=2NO2，生成1molNO2，剩余0.5molO2，这两种气体通入水中，发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，NO2完全反应，剩余0.25molO2，故选A。 15．室温下四支体积相等的试管分别充满以下气体： ①氨气；②体积比为4：3的NO和O2气体；③NO2气体；④体积比为4：1的NO2和O2气体。将它们分别倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假设试管内液体不扩散)，则下列结论不正确的是 A．②和④试管内溶液体积不等，溶质物质的量浓度也不相等 B．试管内溶液液面高度为：①=②=④>③ C．三支试管中，试管②溶液中溶质的物质的量浓度最小 D．试管①和试管③溶液中溶质的物质的量浓度相等 【答案】A 【分析】设试管的体积为VL，室温下气体摩尔体积为Vm。 ①氨气极易溶于水，试管中充满水，溶质的物质的量浓度为：； ②体积比为4：3的NO和O2气体：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，试管中充满水，溶质的物质的量浓度为：； ③NO2气体与水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，试管充满，溶质的物质的量浓度为：； ④体积比为4：1的NO2和O2气体与水反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，试管中充满水，溶质的物质的量浓度为：。 【详解】A．根据分析，②和④试管内均充满水，溶液体积相等，但溶质物质的量浓度不相等，A错误； B．根据分析，①②④试管中充满水，③试管中未充满，故试管内溶液液面高度为：①=②=④>③，B正确； C．根据分析，三支试管中，试管②溶液中溶质的物质的量浓度最小，C正确； D．根据分析，试管①和试管③溶液中溶质的物质的量浓度相等，D正确； 故选A。 16．将NO2、NO、O2混合气体充满一圆底烧瓶(体积已折算为标况)，倒置水中，进行喷泉实验，最后无气体剩余，若所得产物不扩散，则所得溶液的物质的量浓度的数值大小范围为 （请写出相关方程式，并简要写出计算过程） 【答案】 【详解】设烧瓶的体积为VL，若只有NO2和O2，最后无气体剩余，发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，NO2和O2的体积比为4:1，NO2的物质的量为 ，根据N守恒生成硝酸的物质的量为，硝酸的浓度为； 若只有NO和O2，最后无气体剩余，发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，NO和O2的体积比为4:3，NO的物质的量为 ，根据N守恒生成硝酸的物质的量为，硝酸的浓度为； 则所得溶液的物质的量浓度的数值大小范围为。 17．完成下列问题 (1)把盛满和的混合气体的试管倒立于水中。 ①若一段时间内水上升且充满试管，则原混合气体中和的体积比是 ，若假设生成的溶质不向外扩散，且为标准状况。则所得溶液的物质的量浓度应为 。(保留二位有效数字) ②若一段时间后上升的水只升到试管容积的一半，则剩余的气体为 (用化学式表示)。原混合气体中，和的体积比是 。 (2)二氧化氮和氨气在一定条件下，充分反应，得到非常稳定的产物，其化学方程式为：，若和的混合气体在一定条件下发生上述反应，已知实际参加反应的比少2mL，则原混合气体中和的物质的量之比可能为___________。 A．3：4 B．3：2 C．1：2 D．3：7。 【答案】(1) 4：1 0.036mo/L 2：3 (2)BD 【解析】【小题1】①若一段时间内水上升且充满试管，说明二氧化氮和氧气恰好反应，根据方程式4NO2+O2+2H2O=4HNO3可知原混合气体中NO2和O2的体积比为4：1；设试管容积为VL，则试管中气体的物质的量为：，根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应可知生成硝酸的物质的量为：，则所得溶液中硝酸的浓度为：； 故答案为：4：1；0.036mo/L； ②若一段时间后上升的水只升到试管容积的一半，根据反应可知，若剩余的NO，则原混合物中含有的二氧化氮体积为原先总体积的，剩余剩余的气体为O2；设试管容积为VL，则反应中消耗的二氧化氮的体积为：，原混合气体中含有氧气的体积为35L，原混合气体中，NO2和O2的体积比是：； 故答案为：O2；2：3； 【小题2】实际参加反应的NO2比NH3少2mL，由6NO2+8NH3=7N2+12H2O可知，参加反应的NO2、NH3的体积分别为6mL、8mL，故剩余气体为20mL−6mL−8mL=6mL， 若剩余气体为NO2，则VNO2=6mL+6mL=12mL，物质的量之比等于体积之比，故， 若剩余气体为NH3，则，物质的量之比等于体积之比，故； 故答案为：BD。 18．如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。 (1)若用HCl气体，则c(HCl)= 。 (2)若用NO2气体，则c(HNO3)= 。 (3)若用n(NO2)：n(O2)=2：1的混合气体，则c(HNO3)= 。 【答案】(1)mol•L-1 (2)mol•L-1 (3)mol•L-1 【分析】题目没有给出计算浓度所需的具体数据，只能利用气体摩尔体积相关知识计算，容器中充满气体时，容器容积即气体体积，按标准状况下，利用换算出气体的物质的量，实验完成后，根据气体的溶解性或发生反应的化学方程式来确定溶质物质的量和容器内溶液的体积，代入计算所得溶液的浓度。 【详解】（1）标准状况下，假设容器容积为VL，充满HCl气体时，HCl气体体积为VL，物质的量为，HCl极易溶于水，实验后容器内充满液体，所得溶液体积也为VL，其浓度为：。 （2）标准状况下，假设容器容积为VL，充满NO2气体时，NO2气体体积为VL，物质的量为，实验时NO2溶于水后与水反应：，所得溶液溶质是，物质的量是，容器内溶液体积为，其浓度为：。 （3）标准状况下，假设容器容积为VL，按n(NO2)：n(O2)=2：1充满NO2、O2混合气体，NO2、O2体积分别为、，其物质的量为、，实验时NO2、 O2溶于水后与水反应：，氧气过量，所得溶液溶质是，物质的量，容器内溶液体积为，其浓度为：。 19．将和的混合气体通过足量水吸收后，得到无色气体A，将此无色气体A与等体积的混合，再通过水充分吸收后，得到无色气体B，试回答： (1)A、B各是何种气体 ？ (2)A气体的体积是多少 ？ 【答案】 A是，B是 【详解】(1) 将和的混合气体通过足量水吸收后，和水反应生成NO和硝酸，因此无色气体A为NO，根据4NO＋3O2＋2H2O ＝4HNO3，因此无色气体A与等体积的混合，剩余B气体为O2；故答案为：NO；O2。 (2)剩余无色气体B为5mL，则消耗了氧气总体积的四分之三，剩余氧气为总体积的四分之一，因此总的氧气体积为20mL，则剩余NO气体即A气体体积为20mL；故答案为：20mL。 20．请回答下列问题： (1)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。试写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式： ，反应中氧化剂是 ，还原剂是 。 (2)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下： 、。现有某NaOH溶液，能完全吸收由和组成的大气污染物。 ①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为 。 ②若所得溶液中，则原混合气体中和NO的物质的量之比 。 【答案】 3：2 【分析】由于NO2与NaOH可完全发生反应，而NO与NaOH溶液不能反应，所以NO2的物质的量一定不小于NO的物质的量。 【详解】(1)和反应生成的无污染物质是和，则反应的化学方程式为，其中NO2中的N元素化合价降低，作氧化剂，NH3中的N化合价升高，作还原剂。答案为：；；； (2)①由原子守恒可知，，c(NaOH)==mol/L。 ②因为混合气体能完全被吸收，且有生成，所以，、NO混合气体与NaOH溶液先后发生如下反应： ， 解得。答案为：；3：2。 【点睛】由于反应复杂，我们可利用守恒法进行计算。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 氮的氧化物与氧气、水反应的计算方法 解题知识必备压轴典例分析压轴能力测试 一、NO和NO2的性质 NO NO2 色、态、 味、毒性 水溶性 与O2反应 与H2O反应 与O2、H2O 共同反应 氧化性 二、氮的氧化物的有关计算 1. 原理 解答氮的氧化物溶于水的计算问题首先明确原理，无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是 ，故若有气体剩余只能是 ，不能是 。 2. 方法——加合式法 ①NO2和O2混合气体溶于水的计算，由 可知： V(NO2)∶V(O2) ③NO与O2同时通入水中 2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，总的化学方程式为 可知： V(NO)∶V(O2) ③NO2、NO、O2三种混合气体通入水中： a．可先将NO和O2转化为NO2，再按上述各种情况分别处理。 b．也可先将NO2和H2O反应转化为NO，再按 情况处理。 【例1】由NO、H2、CO2组成的混合气体，通过足量的Na2O2粉末充分反应后，再用电火花引燃使其充分反应，最终得到质量分数为70%的硝酸，且无任何气体剩余。则原混合气体中NO、H2、CO2的体积比为 A．2：4：5 B．2：4：7 C．2：4：9 D．3：5：8 【例2】将盛有1.2 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6 mol O2，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.1∶1 C.3∶7 D.无法确定 【例3】硝酸工业尾气中的NO、NO2可用火碱溶液吸收，有关化学反应为： ①； ②。 下列说法错误的是 A．反应①、②均为氧化还原反应 B．反应①中氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：1 C．若尾气可以被完全吸收，则尾气中与NO的体积之比可能大于1：1 D．反应②中，生成2 mol 共转移电子的物质的量为2 mol 【例4】将盛有1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.4 mol O2，充分反应后，整个试管充满水。 (1)则原混合气体中NO与NO2体积比为多少？ (2)1 mol NO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中剩余气体0.4 mol，则NO与NO2体积比为多少？ (3)1 mol NO和NO2混合气体中两者体积之比为1∶1，试管倒立于盛满水的水槽中，为使整个试管充满水，需通入多少O2？ 1．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12 mL通入足量水中，充分反应后剩余2 mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为(　　) ①1.2 mL　 ②2.4 mL　 ③3 mL　 ④4 mL A．①②　　　B．②③ C．③④ D．①④ 2．如图所示，将盛满乙气体的小试管倒扣在水槽中，通过导管向试管中通入甲气体，直至小试管内充满液体(假设所得溶液中溶质未扩散至试管外)。下列选项中所得溶液浓度最高的是 A．甲为，乙为 B．甲为，乙为 C．甲为，乙为 D．甲为，乙为 3．在与水的反应中，下列判断正确的是 A．氮元素的化合价不发生变化 B．氧化剂与还原剂的质量比为 C．只是还原剂 D．参加反应转移电子 4．硝酸工业尾气中的、进入大气后会破坏臭氧层。可用氢氧化钠溶液对含氮氧化物的废气进行处理，反应的化学方程式如下： ，。将一定量和的混合气体通入溶液中，恰好被完全吸收，则下列有关判断正确的是 A．原混合气体中与的体积之比可能为 B．原混合气体中在标准状况下的体积可能为 C．所得溶液中溶质一定有2种 D．所得溶液中和的物质的量之比可能为 5．如图所示，常温常压下，在注射器里吸入，然后吸入水。若再吸入空气(氧气体积占)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述不正确的是 (已知常温常压下) A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动 C．最终剩余气体体积约为 D．所得硝酸溶液的浓度约为 6．臭氧存在于大气层中，但在地表附近也会产生臭氧，其发生机理如下图所示。已知O2+2NO=2NO2.则以下表述正确的是 A．图中所示①②③的转化中均有化合价的改变 B．3.2g O3和O2的混合气体，所含原子数约为2×6.02×1022 C．标准状况下，1molNO与1mol氧气混合后体积为44.8L D．反应③是复分解反应 7．一定条件下，将28.8g 固体投入100mL质量分数为63%，密度为1.2的硝酸溶液中充分反应后，固体全部溶解，硝酸被还原为氮氧化物()，并收集到折算为标准状况下氮氧化物()4.48L(生成气体全部逸出)，再向反应后的溶液中加入V L 4.00 NaOH溶液，使沉淀质量最大。下列说法错误的是 A．若将产生的与混合后通入水中将其完全吸收，则标况下消耗的体积为2.24L B．原硝酸的物质的量浓度为12 C．该氮氧化物中x的值为1.5 D．V至少为0.2L 8．室温下，将充满红棕色的试管倒立在水中，时试管中只剩余无色气体，实验现象如图所示。下列分析正确的是 A．易溶于水，时试管中液体为红棕色 B．试管中剩余的无色气体是，占试管体积的 C．向试管中通入一定量的，最终试管中的气体占试管体积的 D．取试管中的溶液，向其中加入少量粉末，溶液显蓝色 9．将2molNO、4molH2和一定量的CO2通过足量的Na2O2充分反应后，所得气体再用电火花引燃使其充分反应，仅得到一定浓度的HNO3溶液，且无任何气体剩余。则通入CO2的物质的量和所得HNO3的质量分数分别为 A．7mol    60% B．7mol    70% C．6mol    60% D．6mol    70% 10．将盛8mL一氧化氮和18mL二氧化氮混合气体的烧瓶倒置于水中，通入一定量的氧气，完全反应后，剩余气体体积为2mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．6mL B．9mL C．10mL D．12mL 11．以和为原料制备主要过程如图所示。已知为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是 A．0.1molA完全氧化为B和C时，消耗标准状况下体积为2.8L B．1.7gA和1.8gC含有的共价键数目分别为和 C．和充分反应生成A分子的数目是 D．0.1molD与、C完全转化为时，转移电子数目为 12．硝酸工业生产中常用纯碱溶液吸收排出的氮氧化物废气，废气中若只含有NO、两种气体。将一定量废气通入到足量的溶液中被完全吸收，溶液中生成的、两种离子的物质的量与废气中的物质的量分数变化关系如图所示。 已知溶液中可发生以下两个反应： ①； ②。 下列说法错误的是 A．图中线段b表示 B．时，溶液中 C．时， D．若生成标准状况下22.4L ，则 13．利用石灰乳和硝酸工业的尾气反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的，已知，下列说法不正确的是 A．氧化剂与还原剂之比为 B．的空间构型为角形 C．每生成，有电子参与反应 D．当与的比值为时，反应所得的的纯度最高 14．把3mol的气体，依次通过下列3个分别装有足量①饱和溶液，②浓硫酸，③的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内气体应是 A． B． C． D． 15．室温下四支体积相等的试管分别充满以下气体： ①氨气；②体积比为4：3的NO和O2气体；③NO2气体；④体积比为4：1的NO2和O2气体。将它们分别倒立于盛有足量水的水槽中，液面恒定后(假设试管内液体不扩散)，则下列结论不正确的是 A．②和④试管内溶液体积不等，溶质物质的量浓度也不相等 B．试管内溶液液面高度为：①=②=④>③ C．三支试管中，试管②溶液中溶质的物质的量浓度最小 D．试管①和试管③溶液中溶质的物质的量浓度相等 16．将NO2、NO、O2混合气体充满一圆底烧瓶(体积已折算为标况)，倒置水中，进行喷泉实验，最后无气体剩余，若所得产物不扩散，则所得溶液的物质的量浓度的数值大小范围为 （请写出相关方程式，并简要写出计算过程） 17．完成下列问题 (1)把盛满和的混合气体的试管倒立于水中。 ①若一段时间内水上升且充满试管，则原混合气体中和的体积比是 ，若假设生成的溶质不向外扩散，且为标准状况。则所得溶液的物质的量浓度应为 。(保留二位有效数字) ②若一段时间后上升的水只升到试管容积的一半，则剩余的气体为 (用化学式表示)。原混合气体中，和的体积比是 。 (2)二氧化氮和氨气在一定条件下，充分反应，得到非常稳定的产物，其化学方程式为：，若和的混合气体在一定条件下发生上述反应，已知实际参加反应的比少2mL，则原混合气体中和的物质的量之比可能为___________。 A．3：4 B．3：2 C．1：2 D．3：7。 18．如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。 (1)若用HCl气体，则c(HCl)= 。 (2)若用NO2气体，则c(HNO3)= 。 (3)若用n(NO2)：n(O2)=2：1的混合气体，则c(HNO3)= 。 19．将和的混合气体通过足量水吸收后，得到无色气体A，将此无色气体A与等体积的混合，再通过水充分吸收后，得到无色气体B，试回答： (1)A、B各是何种气体 ？ (2)A气体的体积是多少 ？ 20．请回答下列问题： (1)在一定条件下氨气可用来将氮氧化物转化为无污染的物质。试写出氨气和二氧化氮在一定条件下反应的化学方程式： ，反应中氧化剂是 ，还原剂是 。 (2)用氢氧化钠溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应的化学方程式如下： 、。现有某NaOH溶液，能完全吸收由和组成的大气污染物。 ①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为 。 ②若所得溶液中，则原混合气体中和NO的物质的量之比 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$