内容正文:
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第一课时 氮气和氮的
氧化物
[学习目标] 1.能从分子结构的角度认识氮气的化学稳定性,熟知氮气与镁、氧气、氢气的化学反应及其条件,了解氮的固定和自然界中氮的循环。2.能从物质类别和氮元素的化合价认识氮氧化物的性质与转化,熟知工业制硝酸的反应原理,促进“证据推理与模型认知”化学核心素养的发展。
2
学习理解
01
课时作业
04
目录
CONTENTS
探究应用
02
总结提升
03
学习理解
一、氮气与氮的固定
1.氮的结构及存在
(1)氮原子的结构
氮元素位于元素周期表的第___周期、第_____族。氮原子最外电子层有___个电子,既不容易_____3个电子,也不容易_____5个电子。一般通过___________与其他原子相互结合构成物质。
(2)氮元素在自然界中的存在
氮元素主要以________的形式存在于空气中,部分氮元素以化合物的形式存在于动植物体内的_________中,还有部分存在于土壤、海洋里的________和_____中。
二
ⅤA
5
得到
失去
共用电子对
氮分子
蛋白质
硝酸盐
铵盐
学习理解
5
2.氮气的性质
(1)氮气无色、无味、不溶于水。
(2)氮分子内两个氮原子间以________________结合,断开该化学键需要_____的能量,所以氮气化学性质很稳定,通常情况下难以与其他物质发生化学反应。但在高温、放电等条件下,氮气能够与镁、氧气、氢气等发生化合反应:
共价三键(N≡N)
较多
学习理解
6
3.氮的固定
(1)定义:将大气中_______的氮转化为___________的过程。
(2)类别
游离态
氮的化合物
学习理解
7
物质 颜色 状态 气味 水溶性
NO _______ 气体 无味 ____溶于水
NO2 _______ 气体 _______ ____溶于水
二、一氧化氮与二氧化氮
1.物理性质
无色
不
红棕色
刺激性
易
学习理解
8
2.相互转化
写出下列转化的化学方程式:
①NO→NO2:_________________。
②NO2→NO:___________________________,该反应中NO2既表现______性,又表现_____性,工业上利用这一原理生产硝酸。
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
氧化
还原
学习理解
9
判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)氮原子与其他原子只能形成共价键,不能形成离子键。( )
(2)氮的固定中氮元素一定被氧化。( )
(3)由于NO极易与O2反应,并且其密度与空气相差不多,因此收集NO要用排水法。( )
(4)NO2能与碱反应生成硝酸盐、亚硝酸盐和水,是酸性氧化物。( )
(5)N2与O2反应时,不论O2是否足量,其一步反应都只能得到NO,不能生成NO2。( )
(6)NO和NO2都是有刺激性气味的有毒气体,它们都是大气污染物。( )
×
√
×
×
√
×
学习理解
10
探究应用
1980年美国药理学家发现NO可在生物体内发挥信号传递作用,对人体的呼吸、免疫系统等有良好的作用,因此NO在1992年被《Science》评选为“年度分子”。
[问题探究]
1.如何验证某无色气体是NO?
提示:向无色气体中通入O2(或空气),无色气体变为红棕色,则该气体是NO。
探究应用
12
2.NO是汽车尾气主要污染物之一,NO是如何形成的?
3.已知NO2可与水反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物,对吗?若不对,请说明理由。
提示:在机动车发动机中,燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的N2与O2反应生成NO。
提示:不对。NO2中的N为+4价,HNO3中的N为+5价,且NO2与H2O反应不仅生成HNO3,还生成了NO。
探究应用
13
[重点讲解]
1.NO与NO2的性质比较
知识点一 NO与NO2的性质探究
物质 NO NO2
色、态、味、毒性 无色、无臭、有毒气体,密度比空气略大 红棕色、有刺激性气味、有毒气体,密度比空气大,易液化
水溶性 不溶于水 易溶于水
与氧气反应 2NO+O2===2NO2(还原性) 不反应
探究应用
14
探究应用
15
2.氮的氧化物与水反应的实验探究
(1)操作方法
将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中,并通过导管通入适量的氧气。
探究应用
16
实验装置 实验现象 试管充满水需满足的条件
红棕色气体逐渐减少,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水 V(NO2)∶V(O2)=4∶1
无色气体变红棕色,后逐渐减少,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水 V(NO)∶V(O2)=4∶3
探究应用
17
(2)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
探究应用
18
探究应用
19
[对点练习]
[练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,试管内完全被水充满,对原试管中盛装气体的说法正确的是( )
①可能是N2与NO2的混合气体 ②可能是NO2气体
③可能是NO与NO2的混合气体 ④只可能是NO2一种气体
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
探究应用
20
解析 试管中盛装的是红棕色气体,那么一定有二氧化氮的存在,与水反应后生成一氧化氮,所以没有充满试管,继续通入氧气,最终充满试管,N2不溶于水,在溶液中不能与氧气反应,则①错误;③中通入足量的氧气,NO也可以全部被吸收,故②③正确。
探究应用
21
[练2] NO与NO2中氮元素的化合价均处于中间价态,则NO与NO2均既有氧化性又有还原性。
(1)NO极易与氧气反应表现______性,化学方程式为__________________;在一定条件下与氨气发生归中反应生成N2,其化学方程式为
_______________________________。
(2)NO2可发生自身歧化反应,NO2与H2O反应的化学方程式为__________________________,氧化剂和还原剂的物质的量之比为________,NO2与NaOH溶液反应可生成两种盐,其中一种是NaNO3,其化学方程式为_____________________________________。
还原
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
1∶2
2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
探究应用
22
[易错警示]
1.实验室里收集NO气体是用排水法而不能用排空气法。
2.检验NO气体的方法是向气体中通入O2(或空气),气体由无色变为红棕色。
3.氮的氧化物都是大气污染物,NO2是造成光化学烟雾的主要物质,实验中产生的NO2尾气可用NaOH溶液吸收,发生反应:2NaOH+2NO2===NaNO2+NaNO3+H2O。
4.氮的固定为将游离态的N2转化为化合态含氮物质的过程,一定为氧化还原反应。
探究应用
23
[重点讲解]
知识点二 氮的氧化物与水反应的计算规律
探究应用
24
探究应用
25
探究应用
26
[对点练习]
[练3] 在一定温度和压强下,将一容积为15 mL的试管充满NO2后,倒置于一个盛有水的水槽中。当试管内液面上升至一定高度不再变化时,在相同条件下再通入O2,若要使试管内液面仍保持在原高度,则通入O2的体积为( )
A.3.75 mL B.7.5 mL
C.8.75 mL D.10.5 mL
探究应用
27
探究应用
28
[练4] 将10 mL充满NO2和O2的混合气体的试管,倒置在水槽中,反应停止后试管内剩余2 mL的无色气体,求原混合气体中NO2和O2各多少毫升?(写出计算过程)
探究应用
29
探究应用
30
[易错警示]
NO、O2难溶于水,但NO2易溶于水且与水反应,所以氮氧化物溶于水的各种情况中,剩余气体可为NO或O2,但不可能是NO2或NO与O2同时剩余。
探究应用
31
总结提升
总结提升
33
1.下列关于氮的氧化物的说法中,正确的是( )
A.氮的氧化物都是酸性氧化物
B.氮的氧化物都既有氧化性,又有还原性
C.NO2与H2O反应生成HNO3,所以NO2是酸性氧化物
D.NO和NO2均有毒
总结提升
34
2.氮的循环在自然界元素的循环中具有重要的意义,有些氮的转化是从氮气转化为含氮的化合物,有的转化发生在含氮的化合物之间。下列过程中,属于氮的固定的是( )
A.汽车尾气中的氮氧化物形成酸雨
B.硝化细菌的硝化过程
C.动物尸体腐烂
D.豆科植物的根瘤菌固氮
总结提升
35
3.NO对于心脑血管系统功能的改善具有重要作用。下列关于NO的描述不正确的是( )
A.不溶于水
B.可由氮气和氧气在放电条件下反应生成
C.常温下能与氧气化合
D.红棕色气体
总结提升
36
4.对3NO2+H2O===2HNO3+NO反应的下列说法正确的是( )
A.氧化剂与还原剂的质量比为1∶2
B.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2
C.NO2是氧化剂,H2O是还原剂
D.在反应中若有6 mol NO2参与反应时,有3 mol电子发生转移
总结提升
37
5.将盛有30 mL NO和NO2混合气体的试管倒置于放满水的水槽中,最后试管中气体的体积是20 mL,则原混合气体中NO的体积是( )
A.24 mL B.15 mL
C.18 mL D.12 mL
总结提升
38
课时作业
[学习·理解]
本组内选择题只有1个选项符合题意。
1.二十四节气是中国独有的传统文化,农谚“雷雨肥田”“雨生百谷”描述的都是谷雨节气。下列元素在自然界中的转化与“雷雨肥田”有关的是( )
A.K B.P
C.N D.O
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
40
2.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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
41
3.下列关于NO的说法中正确的是( )
A.NO是无色气体,易溶于水,是酸性氧化物
B.NO在人体内可做“信使分子”,能扩张血管,提高免疫力等,因此大气中的NO对人体无害
C.NO在空气中可以转化为NO2,二者都是大气污染物
D.NO在化学反应中,只能作还原剂,不能作氧化剂
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
42
4.关于二氧化硫和二氧化氮叙述正确的是( )
A.两种气体都是无色有毒的气体,且都可用水吸收以消除对空气的污染
B.二氧化硫与过量的二氧化氮混合后通入水中能得到两种常用的强酸
C.两种气体都具有强氧化性,因此都能够使品红溶液褪色
D.两种气体溶于水都可以与水反应,且只生成相应的酸
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
43
解析 A中二氧化氮为红棕色气体,二氧化氮与水反应生成的NO也是大气污染物之一;B中二氧化氮跟水反应,生成了硝酸,硝酸氧化亚硫酸生成硫酸,能得到两种常用的强酸;C中二氧化硫的漂白原理不是利用强氧化性,二氧化硫也不具有强氧化性;D中二氧化氮跟水反应,还生成了一氧化氮。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
44
5.某混合气体中可能含有Cl2、O2、SO2、NO、NO2中的两种或多种。现将此无色透明的混合气体通过品红溶液后,品红溶液褪色,把剩余气体排入空气中,很快变为红棕色。对于原混合气体成分的判断中正确的是( )
A.肯定有SO2和NO B.肯定没有Cl2、O2和NO
C.可能有Cl2和O2 D.肯定只有NO
解析 由题意可知,混合气体无色,故无Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色);能使品红溶液褪色,说明有SO2;剩余气体排入空气中,很快变为红棕色,说明产生了NO2,进而说明原混合气体中有NO,故无O2。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
45
6.将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够长的时间后,试管内气体的体积缩小为原来的一半,则原混合气体中N2和NO2的体积比是( )
A.1∶1 B.1∶2
C.1∶3 D.3∶1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
46
7.将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中,充分反应后,还剩余2 mL无色气体,则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体可能分别是( )
A.1.2 mL,NO B.2.4 mL,O2
C.3.5 mL,O2 D.4 mL,NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
47
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
48
红棕色
NO2
HNO3
4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
49
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
50
10.实验室以空气和镁为原料制备Mg3N2的装置如图所示(夹持和加热装置略去):
下列说法正确的是( )
A.装置A、B中可依次加入浓硫酸、NaOH溶液
B.若去掉装置C,对产品纯度无影响
C.实验时应先加热C,通入一段时间空气后再加热D
D.E中碱石灰的作用是吸收尾气
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
51
解析 要制备Mg3N2,需要除去空气中的O2、CO2和H2O,则装置A、B中可依次加入NaOH溶液、浓硫酸,A错误;若去掉装置C,Mg与O2反应会生成MgO,影响产品纯度,B错误;装置E中的碱石灰是为了吸收空气中的CO2和H2O,D错误。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
52
11.在一定条件下,将6体积的NO2和一定体积的NO置于试管中,并将试管倒置于水中,当通入4.5体积的O2充分反应后,剩余1.5体积气体,则原NO体积为( )
A.3体积 B.4体积
C.2体积 D.5体积
解析 剩余的1.5体积气体可能是一氧化氮,也有可能是氧气。若是一氧化氮,则氧气全部反应,二氧化氮完全反应用掉了1.5体积氧气,剩余3体积应该被一氧化氮消耗,所以一氧化氮体积为4体积+1.5体积=5.5体积;若剩余的为氧气,则过程中一氧化氮消耗的氧气为1.5体积,所以一氧化氮的体积是2体积。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
53
12.在容积为672 mL的烧瓶里充满NO、NO2的混合气体,将其倒立在水槽里,去塞后再通入280 mL氧气,恰好完全反应,且水充满烧瓶(气体体积都折合成标准状况下)。假设烧瓶内液体不扩散,下列有关叙述中,正确的是( )
A.总反应可能为NO+NO2+O2+H2O===2HNO3
B.总反应可能为4NO+8NO2+5O2+6H2O===12HNO3
C.生成HNO3的物质的量浓度接近0.03 mol·L-1
D.生成HNO3的物质的量浓度约为0.045 mol·L-1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
54
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
55
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
56
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
57
14.为了探究气态氧化物(SO2、NO2)的性质,某同学设计了一组实验:
用三只集气瓶收集满二氧化硫、二氧化氮气体,然后将其倒置在水槽中。分别缓慢通入适量O2或Cl2,如图A、B、C所示。一段时间后,A、B装置的集气瓶中充满溶液,C装置的集气瓶中还有气体剩余。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
58
(1)写出装置B中反应的离子方程式:_________________________________。
(2)假设该实验条件下,气体摩尔体积为a L·mol-1。则装置A的集气瓶中所得溶液溶质的物质的量浓度为____________(假设瓶内液体不扩散)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
59
(3)通入氧气前在C装置的水槽里滴加几滴紫色石蕊溶液,观察到的现象是______________,通入氧气后,可能观察到的实验现象是_______________,写出反应的总化学方程式:_________________________________。
溶液呈浅红色
溶液红色加深
2SO2+O2+2H2O===2H2SO4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
60
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
61
[创新·提高]
15.将物质的量为a mol的NO2充满体积为V mL的试管后倒
扣在水中,如图所示。
(1)NO2与水反应的化学方程式为______________________________。
(2)缓慢通入氧气,使试管中NO2恰好完全被水吸收,则通入氧气的体积(标准状况下)为________ L。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为_______ mol·L-1(假设溶质不扩散)。
3NO2+H2O===2HNO3+NO
5.6a
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
62
(3)为了消除NO2的污染,可使它与氨气在一定条件下反应,生成水和一种无污染的物质,该物质是空气的主要成分之一,该反应的化学方程式为_________________________________。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
课时作业
63
R
NOeq \o(,\s\up17(①),\s\do15(②))NO2
与水反应
不反应
3NO2+H2O===2HNO3+NO(自身氧化还原)
与氧气、水同时作用
4NO+3O2+2H2O===4HNO3
4NO2+O2+2H2O===4HNO3
氧化性
6NO+4NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂))5N2+6H2O
6NO2+8NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂))7N2+12H2ONO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
[知识拓展] (1)氮的氧化物中属于酸性氧化物的只有N2O3、N2O5;N2O、NO、NO2、N2O4都不是酸性氧化物。
(2)NO2和N2O4是两种不同的氧化物,通常情况下,NO2能进行自身二聚:2NO2(红棕色)N2O4(无色),故NO2中总混有N2O4。
4NH3+6NOeq \o(========,\s\up17(一定条件))5N2+6H2O
1.NO2单独溶于水(按反应3NO2+H2O===2HNO3+NO计算)
剩余气体是NO,V(NO)=eq \f(1,3)V(NO2)。
2.NO2与O2的混合气体溶于水(按反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3计算)
eq \f(V(NO2),V(O2))
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(<4∶1 O2过量,剩余O2,V余=V(O2)-\f(1,4)V(NO2);,=4∶1 恰好完全反应,无剩余气体;,>4∶1 NO2过量,剩余NO,V余=\f(1,3)[V(NO2)-4V(O2)]。))
3.NO与O2的混合气体溶于水(按反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3计算)
eq \f(V(NO),V(O2))
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(<\f(4,3) O2过量,剩余O2,V余=V(O2)-\f(3,4)V(NO);,=\f(4,3) 恰好完全反应,无剩余气体;,>\f(4,3) NO过量,剩余NO,V余=V(NO)-\f(4,3)V(O2)。))
[知识拓展] 氮的氧化物溶于水的计算的其他方法——原子守恒法
4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时,利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
n(N)∶n(O)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(<2∶5 剩余O2,=2∶5 恰好完全反应,>2∶5 剩余NO))
解析 15 mL NO2与水反应后生成5 mL NO,根据反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3,使5 mL NO完全被氧化需O2体积为5 mL×eq \f(3,4)=3.75 mL。根据题意,通入的O2应过量5 mL,则共需通入O2 8.75 mL。
答案 剩余的2 mL气体可能是NO或O2,分两种情况讨论:(1)剩余的是NO,可以看成先发生了反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3,剩余的NO2又与水作用,最终有2 mL NO产生。由反应3NO2+H2O===2HNO3+NO得剩余的NO2体积为2 mL×3=6 mL。则原有O2体积为(10 mL-6 mL)×eq \f(1,4+1)=0.8 mL,NO2体积为10 mL-0.8 mL=9.2 mL。
(2)剩余的是O2,则参加反应的NO2和O2的混合气体有10 mL-2 mL=8 mL,按反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3进行计算。所以NO2的体积为8 mL×eq \f(4,1+4)=6.4 mL,O2体积为10 mL-6.4 mL=3.6 mL。
解析 NO2与水反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,设原混合气体中NO与NO2的体积分别为x、y,则剩余气体体积20 mL是原NO气体与上述反应生成的NO气体的总体积,列方程eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x+y=30 mL,x+\f(1,3)y=20 mL)),即可得NO和NO2体积都是15 mL。
解析 设NO2的体积为x,N2的体积为(1-x),由题意结合化学方程式3NO2+H2O===2HNO3+NO,可得eq \f(1,3)x+(1-x)=eq \f(1,2),x=eq \f(3,4),1-x=eq \f(1,4),N2和NO2的体积比为1∶3。
解析 解题依据的化学反应原理为4NO2+O2+2H2O===4HNO3,3NO2+H2O===2HNO3+NO。设O2的体积为x。剩余的气体有两种可能:①若剩O2,则V剩=x-eq \f(1,4)(12 mL-x)=2 mL,解得x=4 mL,B、C不正确。②若剩NO,则V剩=eq \f(1,3)[(12 mL-x)-4x]=2 mL,解得x=1.2 mL,A正确。
8.以下是氮循环的一部分:
(1)NO2的颜色是________。
(2)反应①的化学方程式是____________________。
(3)NO2易溶于水,并和水发生化学反应。该反应中,氧化剂是______。
(4)化合物A的化学式是________。
(5)治理汽车尾气的一种方法是用催化剂使NO与CO发生反应:2NO+2COeq \o(=====,\s\up17(催化剂))2CO2+N2。当生成2 mol N2时,被还原的NO为_____mol。
N2+O2eq \o(=====,\s\up17(放电))2NO
[应用·实践]
本组内选择题有1个或2个选项符合题意。
9.氮是动植物生长不可缺少的元素,含氮化合物也是重要的化工原料。自然界中存在如图所示的氮元素的循环过程,下列说法不正确的是( )
A.过程①“雷电作用”中发生的反应是
N2+2O2eq \o(=====,\s\up17(放电))2NO2
B.过程③“固氮作用”中,氮气被还原
C.⑤中涉及的反应可能有2NOeq \o\al(-,2)+O2===2NOeq \o\al(-,3)
D.⑥中涉及的反应可能有2NOeq \o\al(-,3)+12H+===N2↑+6H2O
解析 根据得失电子守恒知:3n(NO)+n(NO2)=4n(O2),且由题意知n(NO)+n(NO2)=eq \f(0.672 L,22.4 L·mol-1)=0.03 mol,n(O2)=eq \f(0.280 L,22.4 L·mol-1)=0.0125 mol,解得n(NO)=0.01 mol,n(NO2)=0.02 mol,则总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O===12HNO3。V(NO2+NO)∶V(O2)=12∶5,因烧瓶中的气体最终均生成了HNO3,故所得溶液的体积与溶解的NO2、NO体积之和相等,且由N原子守恒知n(HNO3)=n(NO)+n(NO2),故浓度为[V(NO2+NO)÷22.4 L·mol-1]÷V瓶=
eq \f(1,22.4) mol·L-1≈0.045 mol·L-1。
13.为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染,常采用NaOH溶液进行吸收处理(反应化学方程式:2NO2+2NaOH===NaNO3+NaNO2+H2O;NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O)。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体剩余),则此NaOH溶液的物质的量浓度为( )
A.eq \f(a+b+c,V) mol·L-1
B.eq \f(a+b+2c,V) mol·L-1
C.eq \f(2a+b+c,V) mol·L-1
D.eq \f(b+2c,V) mol·L-1
解析 由钠离子守恒可知,n(NaOH)=n(NaNO3)+n(NaNO2),根据N原子守恒可知,n(NaNO3)+n(NaNO2)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4),n(NaOH)=n(NO)+n(NO2)+2n(N2O4)=a mol+b mol+2c mol=(a+b+2c) mol,氢氧化钠溶液浓度=eq \f((a+b+2c) mol,V L)=eq \f(a+b+2c,V) mol·L-1。
Cl2+SO2+2H2O===4H++2Cl-+SOeq \o\al(2-,4)
eq \f(1,a) mol·L-1
解析 (2)设充满NO2的集气瓶容积为V L,n(NO2)=eq \f(V L,a L·mol-1)=eq \f(V,a) mol,倒置于水槽中通入O2形成eq \f(V,a) mol HNO3,溶液体积也为V L,故集气瓶中c(HNO3)=eq \f(\f(V,a) mol,V L)=eq \f(1,a) mol·L-1。
eq \f(1000a,V)
6NO2+8NH3eq \o(========,\s\up17(一定条件))7N2+12H2O
解析 (2)由化学方程式2NO+O2===2NO2、3NO2+H2O===2HNO3+NO,可推出4NO2+O2+2H2O===4HNO3,使试管中a mol NO2恰好完全被水吸收,需要通入氧气的物质的量为eq \f(1,4)a mol,其在标准状况下的体积为5.6a L,根据化学方程式可知,最终试管中所含的硝酸的物质的量浓度为eq \f(a mol,0.001V L)=eq \f(1000a,V) mol·L-1。
$$