微专题3 氮的氧化物和水的反应计算(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

专题7　氮与社会可持续发展 微专题(三)　氮的氧化物和水的反应计算 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 专题7　氮与社会可持续发展 1 谢谢观看 专题7　氮与社会可持续发展 1 [问题导引] 1．为了有效实现NO和NO2的相互转化，设计如下实验：按图组装好实验装置(夹持装置已省略)，并检查装置的气密性，实验前用排水法收集NO。 (1)打开止水夹a，推动注射器活塞，使O2进入烧瓶。关上止水夹，首先观察到烧瓶中的现象是什么？写出产生此现象的化学方程式。 (2)轻轻摇动烧瓶，观察到烧瓶中的现象是什么？利用化学方程式解释产生这种现象的原因是什么？ (3)假设烧瓶内充有100 mL NO，通入多少O2才能使水充满试管？ 提示　(1)首先观察到的现象是烧瓶中的气体由无色变为红棕色，反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2。 (2)摇动烧瓶，使得NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，所以烧瓶中的红棕色气体又变为无色，且烧瓶内压强减小，烧杯中的水倒吸到烧瓶内，导致烧瓶中液面上升。 (3)已知：2NO＋O2===2NO2　①，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　②，由反应的化学方程式：①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，即当NO和O2的体积比为4∶3时水可以充满试管，故需通入75 mL O2。 2．若将NO和O2按照1∶1的体积比充入烧瓶中，将烧瓶倒置于盛有水的水槽中，是否有物质剩余？若有剩余，剩余的气体体积占原烧瓶体积的几分之几？ 提示　有剩余，eq \f(1,8)。根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，可知有氧气剩余，由剩余气体的体积公式可得： eq \f(V剩余气体,V原烧瓶体积即原气体体积)＝eq \f(VO2－\f(3,4)VNO,VO2＋VNO)＝eq \f(1－\f(3,4)×1,1＋1)＝eq \f(1,8)。 3．NO2是酸性氧化物吗？工业生产硝酸时，能否将NO2完全转化为硝酸？写出转化过程的总反应化学方程式。 提示　NO2不属于酸性氧化物，原因是NO2与水反应生成HNO3和NO，NO2与HNO3中氮元素的化合价不同，因此NO2不是HNO3对应的酸性氧化物。工业生产硝酸时，通入过量O2，可以把NO2完全转化为HNO3。 化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 2NO＋O2===2NO2② 由①×2＋②得总化学方程式：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。 [方法总结] 1．氮的氧化物溶于水的计算规律 (1)相关反应原理 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　a 2NO＋O2===2NO2　b 由化学方程式a×2＋b得： 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3　c 由化学方程式a×2＋b×3得： 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3　d (2)氮的氧化物溶于水的四种类型 ①NO2：NO2溶于水时仅涉及反应a，剩余气体为NO； ②NO2和O2的混合气体：NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应c。NO2和O2的量的关系见下表： x＝eq \f(VNO2,VO2) 0＜x＜eq \f(4,1) x＝eq \f(4,1) x＞eq \f(4,1) 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO2过量又发生反应a，剩余NO ③NO和O2的混合气体：NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应d，NO和O2的量的关系见下表： x＝eq \f(VNO,VO2) 0＜x＜eq \f(4,3) x＝eq \f(4,3) x＞eq \f(4,3) 反应情况 O2过量并剩余 恰好完全反应 NO过量并剩余 ④NO、NO2和O2三种气体通入水中 先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再计算。 2．氮的氧化物溶于水的计算技巧 电子守恒法：当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。 1．对于反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，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3 mol NO2参与反应时，有1 mol电子发生转移 解析　该反应中N元素的化合价由＋4价变为＋5价和＋2价，所以生成硝酸的二氧化氮是还原剂，其计量数是2，生成NO的二氧化氮是氧化剂，其计量数是1，所以氧化剂和还原剂的物质的量、质量之比都是1∶2，A正确；该反应中氧化产物是硝酸，还原产物是NO，所以氧化产物和还原产物的物质的量之比是2∶1，B错误；该反应中N元素的化合价由＋4价变为＋5价和＋2价，所以二氧化氮既是氧化剂又是还原剂，水中各元素化合价都不变，所以既不是氧化剂又不是还原剂，C错误；根据3NO2＋H2O===2HNO3＋NO反应可知，该反应转移2 mol电子，消耗3 mol NO2，在反应中若有3 mol NO2参与反应时，有2 mol电子发生转移，D错误。 答案　A 2．相同状况下，将分别盛满如下体积比的混合气体的四支相同的试管倒立于水槽中，最后试管内液面上升的高度最高的是(　　) A．V(NO2)∶V(O2)＝2∶1 B．V(NO)∶V(O2)＝2∶1 C．V(N2)∶V(O2)＝2∶1 D．V(NO2)∶V(NO)∶V(O2)＝1∶1∶1 解析　假设试管容积都是12 mL。A项，V(NO2)∶V(O2)＝2∶1，混合气体体积为12 mL，则NO2、O2的体积分别是8 mL、4 mL，根据方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3知，氧气有剩余，剩余体积为2 mL，所以试管内溶液体积是10 mL；B项，V(NO)∶V(O2)＝2∶1，混合气体体积为12 mL，则NO、O2的体积分别是8 mL、4 mL，根据方程式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3知，NO有剩余，剩余体积＝8 mL－eq \f(4,3)×4 mL≈(8－5.3)mL＝2.7 mL，所以试管内溶液的体积是12 mL－2.7 mL＝9.3 mL； C项，N2、O2不易溶于水且常温下不反应；D项，V(NO2)∶V(NO)∶V(O2)＝1∶1∶1，则混合气体中V(NO2)、V(NO)、V(O2)的体积都是4 mL,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3相加得NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，三种气体恰好完全反应，所以溶液充满整个试管；试管内液面上升的高度由高到低的顺序为D＞A＞B＞C。 答案　D 3．将V mL NO和NO2的混合气体通过水吸收后，得到a mL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到 5 mL无色气体B。试回答： (1)A气体是____________，B气体是____________。 (2)A气体的体积是____________。 解析　(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2。 (2)4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 a mL eq \f(3a,4)mL 依题意a－eq \f(3a,4)＝5，a＝20。 答案　(1)NO　O2　(2)20 mL 4．如图所示，室温下向盛有3.0 mL NO的试管中缓缓通入1.5 mL O2(所有气体的体积均在标准状况下测定)。 试回答下列问题： (1)写出观察到的现象(可不写满，也可补充)： ①_______________________________________________； ②_______________________________________________； ③_______________________________________________。 (2)上述过程中发生反应的化学方程式为_______________________。 (3)最终试管中剩余的气体是____________，体积为____________。 解析　(1)通入的O2与NO反应生成NO2：2NO＋O2===2NO2，所以看到有红棕色气体生成；生成的NO2溶于水：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，气体体积减小，所以会看到试管内液面上升；最终NO有剩余，所以试管内剩余无色气体。 (2)上述过程中发生反应的化学方程式有2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(3)设1.5 mL O2全部参加反应，由总反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3可知，V反应(NO)＝V(O2)×eq \f(4,3)＝1.5 mL×eq \f(4,3)＝2.0 mL，而NO的总体积是3.0 mL，故剩余NO气体的体积是1.0 mL。 答案　(1)①通入O2，试管内气体由无色变为红棕色 ②试管内液面上升　③试管内剩余无色气体 (2)2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)NO　1.0 mL $$