专题04 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法（重难点讲义）化学人教版必修第二册

本讲义聚焦氮氧化物与氧气、水反应的计算，系统梳理NO₂单一气体、NO₂/O₂、NO/O₂及三种混合气体的反应情况，讲解比例法、电子守恒法等计算方法，结合易错点提醒，构建从反应原理到计算应用的学习支架。 资料特色在于通过循环反应模型构建深化化学观念，电子守恒法培养科学思维，分层题型（典例、变式、巩固/强化训练）适配教学与自学，易错点提醒助力精准突破，课中辅助教学效率提升，课后帮助学生查漏补缺。

专题04 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法 1.能准确书写NO2与水、NO2/O2 与水、NO/O2 与水反应的化学方程式及总反应式。 2.能根据混合气体的初始体积比例，判断反应后剩余气体的成分及计算其体积。 3.学会运用方程式比例法和电子守恒法两种思路解决氮氧化物的计算问题。 4.能解决与氮氧化物相关的简单实验数据分析题（如量筒中气体体积变化）。 一、氮的氧化物溶于水的几种情况分析 1.NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。 2.NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得： 4NO2+O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO2):V(O2) 3.NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2 ①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO):V(O2) 4.NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况1求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按情况3进行计算。 二、氮的氧化物溶于水的计算方法 1.比例法（基础方法） 步骤 1：判断混合气体类型NO2/O2或NO/O2，确定总反应的计量比。 步骤 2：计算实际体积比，与计量比对比，判断哪种气体过量。 步骤 3：按不足量的气体计算消耗的反应物，再计算剩余气体体积。 2.电子守恒法（简化方法）：N元素失电子总数 =O2得电子总数。 3.循环反应的解题模型的构建：氮氧化物循环反应的本质是NO与O2不断反应生成NO2，NO2与水反应又生成NO，最终可通过总反应式规避分步计算的繁琐。例如：将NO通入水中，持续通入O2至反应完全，最终总反应即为4NO+3O2+2H2O=4HNO3。 三、易错点提醒 1.混淆NO2/O2和NO/O2的计量比，导致过量判断错误。 2.忽略NO2过量时，剩余的NO2会与水反应生成NO，直接将过量的NO2当作剩余气体。 3.计算溶液浓度时，忽略“标况下气体溶于水，溶液体积变化可忽略”的前提条件。 题型01 单一氮氧化物与水的反应计算 【典例】（25-26高一上·江苏·月考）在标准状况下，烧瓶内充满气体，将此烧瓶倒扣在盛水的水槽内（已知），充分反应后（NO不与水反应，也不溶于水），此时烧瓶内溶液的物质的量浓度为 A．0.067 mol/L B．0.045 mol/L C．0.030 mol/L D．0.025 mol/L 【答案】B 【解析】设烧瓶体积为 L。标准状况下，物质的量 mol。根据反应，反应后生成物质的量，NO物质的量。NO不溶于水，占据体积 L。溶液体积 L。溶液的物质的量浓度。故答案选B。 【变式】（24-25高一上·河南·月考）将盛有NO2和N2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，原混合气体中N2与NO2的体积比为 A．1:1 B．1:2 C．1:3 D．3:1 【答案】C 【解析】N2与不溶于水，NO2与水发生化学反应，生成的NO不溶于水，气体体积减少，设原试管气体体积为V，发生反应气体减少，原混合气体中NO2的体积为x，，解得，则N2体积为，原混合气体中N2与NO2的体积比为:=1:3，故选C；答案为C。 题型02 NO2和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·内蒙古·月考）将盛有6mL 和的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余1mL无色气体，则原混合气体中的体积可能是 A．0.6mL B．2mL C．5.4mL D．3mL 【答案】C 【解析】根据化学方程式：、，设的体积为x，剩余的气体有两种可能： ①若剩1mL，则另外5mL气体发生，则二氧化氮占5mL气体的五分之四，即体积为；②若剩1mL，根据，得到生成1mLNO气体消耗的二氧化氮气体体积为3mL，说明另外还有3mL气体发生，则这3mL气体中二氧化氮占五分之四，则总的二氧化氮气体体积为；故选C。 【变式】（24-25高一下·安徽·期末）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NO2的体积为 ①4 mL；②8 mL；③10 mL；④10.8 mL。 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 【答案】B 【解析】若O2过量时，发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，剩余的2 mL气体为氧气，NO2的体积V(NO2)=×(12 mL-2 mL)=8 mL，②正确；若NO2气体过量，过量的NO2与H2O会发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，则反应后剩余2 mL气体是NO，根据物质反应转化关系，可知相当于剩余NO2体积是6 mL，还有6 mL气体发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，根据反应的方程式中物质反应关系可知：发生该反应的NO2的体积V(NO2)=×6 mL=4.8 mL，则原 气体中含有NO2的体积为V(NO2)=6 mL+4.8 mL=10.8 mL，④正确；综上所述可知，上述12 mL混合气体中NO2的体积正确的是②④，故合理选项是B。 题型03 NO和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·甘肃·月考）在一定条件下，将气体倒立于水槽的试管中，通入氧气，充分反应后试管内还有剩余气体，则通入氧气的体积可能是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】A 【解析】根据NO、O2和水反应生成硝酸可知，剩余气体存在两种可能，①NO、②为O2，NO、O2和水反应生成硝酸，化学方程式为：；若剩余气体为NO，反应的NO为16mL-4mL=12mL，则通入O2的体积12ml×=9mL；若剩余气体为O2，16mLNO完全反应，同时消耗的氧气的体积为16ml×=12mL，则通入O2的体积12mL+4mL=16mL；答案选A。 【变式】（24-25高一下·河南·月考）如图所示，向试管内通入14mL后，最后试管中的液面仍处在原来的位置，则原试管中的体积为 A．4mL B．6mL C．8mL D．12mL 【答案】C 【解析】据题意可推知反应后试管内气体为O2，且其体积与原NO体积相同。因发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，设原试管中NO为xmL，则反应后试管中剩余O2也有xmL，根据反应方程式有4:3=x:(14－x)，解得x=8。故选：C。 题型04 NO2、NO和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·云南·月考）将盛有和混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中与的体积之比为 A． B． C． D．无法确定 【答案】A 【解析】设和的混合气体中有和，根据和可得，解得，则，故选A。 【变式】（24-25高一下·广东·月考）将盛12mL一氧化氮和36mL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4mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．15mL B．18mL C．20mL D．22mL 【答案】A 【解析】已知，其中剩余气体体积为4mL，且该气体不支持燃烧，则该剩余气体为NO，则充入的氧气总体积为；答案选A。 【巩固训练】 1．（24-25高一下·甘肃·期中）如图所示，在注射器里吸入，然后吸入水。若再吸入，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述正确的是 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】A 【解析】A．遇空气中氧气生成，为红棕色气体，溶于水生成，气体由红棕色变为无色，A项正确；B．可观察到注射器活塞缓缓向左移动，B项错误；C．由可知，消耗完，有剩余，剩余气体体积为，C项错误；D．没有注明状态，无法计算，D项错误；故选A。 2．（23-24高一下·四川自贡·月考）将盛有1.2molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2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 molNO和NO2的混合气体中有a mol NO和(1.2－a) molNO2，根据4NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3和4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3可得：，解得a=0.6mol，则原混合气体中NO与NO2体积比为1:1，故选B。 3.（24-25高一上·上海·期末）有mmLNO2、nmLNO、nmLO2(m＞n)混合气体通入过量水，剩余气体体积为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】根据方程式可知 假设NO和氧气的反应中氧气不足，则 所以剩余NO的体积为＞0，假设成立。 答案选B。 4．（24-25高一下·安徽·月考）在容积为672mL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280mL氧气，恰好完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况)，下列有关叙述中，正确的是 A．总反应为NO+NO2+O2+H2O=2HNO3 B．总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3 C．生成硝酸的物质的量浓度接近0.03mol•L-1 D．生成硝酸的物质的量浓度约为0.05mol•L-1 【答案】B 【解析】由题意可知，672mL一氧化氮和二氧化氮混合气体与280mL氧气在水中完全反应生成硝酸，设二氧化氮的物质的量为xmol、一氧化氮为ymol，由混合气体体积可得：x+y=①，由得失电子数目守恒可得：x+3y=②，解联立方程可得x=0.02、y=0.01，则参加反应的二氧化氮与一氧化氮的物质的量之比为2∶1，总反应方程式为4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3，由水充满烧瓶可知硝酸溶液的体积为0.672L，由氮原子个数守恒可知，反应生成硝酸的物质的量浓度为≈0.045mol·L-1，故选B。 5.（24-25高一下·天津·月考）在相同温度和压强下，向两支不同体积的试管中分别通入18mLNO2和一定体积NO的混合气体，并将试管倒立于盛有水的水槽中，待试管内液面不变后再分别通入12mLO2充分反应后，均剩余3mL气体，则原NO体积可能为 ①13mL     ②9mL    ③8mL    ④6mL     ⑤4mL A．①④ B．①⑤ C．③④ D．②⑤ 【答案】A 【解析】根据反应方程式可知，，则一定体积的NO和12-4.5=7.5mL的氧气发生4NO+3O2+2H2O═4HNO3，①若剩余气体为NO，则由反应可知，消耗NO为10mL，则原NO的体积为10+3=13mL；②若剩余气体为氧气，则中反应的氧气为7.5-3=4.5mL，则原NO的体积为6mL，故答案为：A。 6．（24-25高一下·四川·月考）在一支的注射器里充入，然后吸入水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。设空气中氧气的体积分数为20%，下列说法错误的是 A．振荡后注射器活塞不移动 B．打开弹簧夹，快速吸入空气后夹上弹簧夹，充分振荡注射器，活塞停留在大约处 C．若将换为，完全反应需吸入约空气 D．若注射器中是和的混合气体，吸入水后充分振荡注射器，活塞停留在大约处 【答案】C 【解析】A． NO不溶于水也不与水反应，则容器内气体、液体体积不变，振荡后注射器活塞不移动，故A正确；B． NO与水不反应，有氧气存在，发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，20mLNO反应需要15mL氧气，吸入15mL空气后，氧气不足，NO有剩余，，则15mL空气中氮气体积为12mL，氧气体积为3mL，反应消耗4mLNO，剩余16mL，则针筒内气体体积为12mL+16mL=28mL，还有5mL水，注射器活塞停留在33mL刻度附近，故B正确；C．若将换为，发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，20mLNO2反应需要5mL氧气，则完全反应需吸入空气约，故C错误；D．若注射器中是和的混合气体，吸入水后充分振荡注射器，NO2能与水反应，3NO2+H2O=2HNO3+NO，产生，则针筒内NO气体体积为5mL+5mL=10mL，还有5mL水，注射器活塞停留在15mL刻度附近，故D正确；答案选C。 7．（24-25高一下·广东·月考）如图所示，常温常压下将容积为20mL的试管中充满NO气体，倒置于水槽中，然后通过导管间歇性通入，直到试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，下列说法正确的是 A．将试管内的液体滴到铁片上，铁片会钝化 B．该条件下，试管内充满液体时共需通入15mL C．将试管内的液体滴入淀粉—碘化钾溶液中，无明显现象 D．试管内溶液中的溶质的物质的量浓度约为 【答案】B 【解析】A．NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮溶于水生成硝酸，但水量较多，最终得到的溶液为稀硝酸，稀硝酸与铁不发生钝化，故A错误；B．该条件下，试管内充满液体时说明NO完全与水反应最终生成硝酸，反应为：，由反应可知20mLNO充分反应消耗15mL氧气，故B正确；C．试管中含有生成的硝酸，硝酸具有强氧化性，能氧化KI生成碘单质，碘遇淀粉变蓝色，故C错误；D．根据反应20mLNO充分反应最终生成的硝酸的物质的量为：，溶液体积为0.02L，则溶液中的溶质的物质的量浓度为，约为0.04，故D错误；故选：B。 8.（24-25高一下·山西·月考）将盛有和的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余无色气体，则原混合气体中的体积可能是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据化学方程式：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1mLO2，则另外3mL气体发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3，则二氧化氮占3mL气体的五分之四，即NO2体积为3mL×=2.4mL；②若剩1mLNO，根据3NO2+H2O=2HNO3+NO，得到生成1mLNO气体消耗的二氧化氮气体体积为3mL，说明另外还有1mL气体发生4NO2+O2+2H2O=4HNO3，则这1mL气体中二氧化氮占五分之四，则总的二氧化氮气体体积为3mL+1mL×=3.8mL；故C符合题意。故选：C。 9.（24-25高一下·河北·月考）一定条件下，将6体积的和一定体积的混合气体与4.5体积的氧气反应后置于试管中。将试管倒置于水中，充分反应后，剩余1.5体积气体，则原体积可能为 ①2体积②3体积③4体积④5体积⑤5.5体积 A．①或⑤ B．①或④ C．④或⑤ D．①或③ 【答案】A 【解析】根据3NO2+H2O=2HNO3+NO反应，可将6体积NO2转化为2体积NO，则发生的反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3，NO和O2反应后剩余的1.5体积气体可能为NO，也可能为氧气。设原有NO为x体积，假设剩余的1.5体积气体是NO，则参加反应的NO为(2+x-1.5)体积，NO和4.5体积氧气按4:3比例反应，可求出x=5.5；假设剩余的1.5体积的气体是氧气，则参加反应的氧气为3体积，根据NO和参加反应的氧气的体积比4:3计算出x=2，所以原NO体积可能为2体积或5.5体积；故选A。 10.（24-25高一上·全国·月考）有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是 A．1∶1∶2 B．4∶3∶2 C．4∶16∶13 D．4∶3∶4 【答案】C 【分析】反应后容器中仍充满溶液，说明没有气体剩余，根据反应：4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3进行判断。 【解析】A．若NO2为1体积，NO为1体积，则消耗=1体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为1∶1∶1，A项不符合题意；B．若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶3∶，B项不符合题意；C．若NO2为4体积，NO为16体积，则消耗=13体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶16∶13，C项符合题意；D．若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗=体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为4∶3∶，D项不符合题意；故选C。 【强化训练】 1.（24-25高一下·湖北·月考）相同压强下，将混有一定体积的NO、、的试管倒立于水槽中，最终试管内充满水。设NO、、在该条件下的体积分别为、、，则、、之比可能是 A．5∶4∶6 B．2∶4∶5 C．7∶2∶6 D．8∶4∶7 【答案】D 【解析】根据同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，混有NO、、的试管倒立于水槽中，最终试管内充满水，即三种气体恰好完全反应生成，根据氧化还原反应中得失电子总数相等可知，，即，据此分析解题。A中，B中，C中，均不符合题意，D中符合题意。故选Ｄ。 2．（24-25高二下·辽宁·期末）相同状况下，在体积相同的三个烧瓶中分别盛放（1）、（2）和体积比的气体、（3）和体积比的气体，并分别倒立在水槽里，充分溶解后烧瓶内三种溶液物质的量浓度之比为(设烧瓶内液体未扩散到水槽里) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】设烧瓶的体积为VL，烧瓶（1）中发生的反应为3NO2+H2O=2HNO3+NO，由方程式可知，硝酸溶液的体积为L，溶液中硝酸的物质的量为=mol，则硝酸的浓度为=mol/L；烧瓶（2）中发生的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，由方程式可知，硝酸溶液的体积为VL，溶液中硝酸的物质的量为=mol，则硝酸的浓度为=mol/L；烧瓶（3）中发生的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3，由方程式可知，反应中氧气过量、二氧化氮完全反应，硝酸溶液的体积为L，溶液中硝酸的物质的量为=mol，则硝酸的浓度为=mol/L，则硝酸的浓度之比为mol/L：mol/L：mol/L=5：4：4，故选A。 3.（24-25高一下·湖北·期中）现有、的混合气体22mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是 A．2mL B．3.2mL C．3.2mL或6mL D．16mL或18.8mL 【答案】C 【分析】NO2和O2混合气体与反应可能的反应式有：4NO2+O2+2H2O＝4HNO3，3NO2+H2O＝2HNO3+NO，根据反应的方程式用讨论的方法计算。 【解析】如氧气过量，则剩余2ml无色气体为氧气，设参加反应的氧气的体积为xmL，则有根据方程式4NO2+O2+2H2O＝4HNO3可知消耗NO2是4xmL，4x+x=22mL-2mL=20mL，x=4mL，所以氧气的体积为：4mL+2mL=6mL；如NO2过量，则剩余2mL无色气体为NO，设氧气的体积为ymL，依据方程式4NO2+O2+2H2O＝4HNO3可知消耗NO2是4ymL，剩余NO2是（22－y－4y）mL，根据方程式3NO2+H2O＝2HNO3+NO可知生成NO是，解得y＝3.2；所以原混合气体中氧气的体积为：6mL或3.2mL。故选C。 4.（2025·北京·三模）在一支注射器里充入，然后吸入水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入空气后夹上弹簧夹，观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。 下列关于该过程的分析不正确的是 A．现象①②，主要体现了难溶于水、还原性 B．现象②③，针筒示数： C．过程中若将空气改成，③能观察到针筒内无气体剩余 D．此实验启示工业上制硝酸时充入适量可以提高氮原子利用率 【答案】C 【分析】在一支注射器里充入，然后吸入水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①中注射器中气体无色，注射器活塞几乎不发生移动，难溶于水；打开弹簧夹，快速吸入空气后夹上弹簧夹，观察现象②为注射器内气体变为红棕色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，具有还原性，被氧化为NO2；振荡注射器，静置后再观察现象③气体由红棕色变为无色，气体体积减小，注射器活塞向里移动，据此回答。 【解析】A．由分析知，现象①②，主要体现了难溶于水、还原性，A正确；B．现象②中空气进入针筒，NO被氧化为二氧化氮，现象③中二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，故针筒示数:③<②，B正确；C．过程中若将空气10mL改成15mL，则氧气有约3mL，和3mL氧气反应时，NO过量，故③能观察到针筒内有气体剩余，C错误；D．此实验启示工业上制硝酸时充入适量，可以提高氮原子利用率，D正确； 故选C。 5.（24-25高一下·山东聊城·月考）现有、的混合气体22mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是 ①2mL②3.2mL③6mL④18.8mL A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】B 【解析】如氧气过量，则剩余2ml无色气体为氧气，设参加反应的氧气的体积为xmL，则有根据方程式4NO2+O2+2H2O＝4HNO3可知消耗NO2是4xmL，4x+x=22mL-2mL=20mL，x=4mL，所以氧气的体积为：4mL+2mL=6mL；如NO2过量，则剩余2mL无色气体为NO，设氧气的体积为ymL，依据方程式4NO2+O2+2H2O＝4HNO3可知消耗NO2是4ymL，剩余NO2是（22－y－4y）mL，根据方程式3NO2+H2O＝2HNO3+NO可知生成NO是，解得y＝3.2；所以原混合气体中氧气的体积为：6mL或3.2mL；故选B。 6．（24-25高一下·广东深圳·期中）常温常压下，将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于盛满水的水槽中，一段时间后，气体体积减小到5 mL且不再变化，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为 A．1∶1 B．18∶7 C．9∶16 D．23∶2 【答案】D 【解析】①若混合气体中氧气过量，发生4NO2+O2+H2O=4HNO3，剩余5mL气体为氧气，则NO2的体积为(25mL-5mL)×=16mL，O2的体积为5mL+(25mL-5mL)×=9mL，二者体积比为16:9；②若二氧化氮过量，则先发生4NO2+O2+H2O=4HNO3，后发生3NO2+H2O=2HNO3+NO，剩余5mL气体为NO，由3NO2+H2O=2HNO3+NO可知剩余二氧化氮为5mL×3=15mL，则氧气的体积为(25mL-15mL)×=2mL，则二者体积比为(25mL-2mL):2mL=23:2；故选D。 7.（24-25高一下·安徽芜湖·期中）同温、同压下，在3支体积相同的试管中分别充有体积比为1∶1的混合气体，它们是：①NO、；②、；③、。现将3支试管均倒置于水槽中充分反应后(假设溶液不扩散)，所得溶液浓度大小关系正确的是 A．①=③>② B．①=②>③ C．②>③>① D．③>①>② 【答案】A 【解析】分别充满等体积混合的2种气体，则：①设气体体积均为3VL，发生反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应后硝酸的物质的量为mol，反应后NO共4V，溶液体积为2V，则浓度为mol/L；②设气体体积均为4VL，发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3，反应后硝酸的物质的量为mol，反应后剩余氧气3VL，溶液体积为5VL，则溶液浓度为 mol/L；③设气体体积均为VL，NH3全部溶于水，氮气不溶于水，氨气的物质的量为mol，溶液体积为VL，则浓度为mol/L；故充分反应后，试管中剩余气体的体积大小关系为①=③>②，答案选A。 8．（24-25高一下·山西·期末）在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①；②；③；④，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于如图所示的水槽中，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次为、、、，则剩余气体体积最多的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】在同温同压下，将①②③④等体积混合而成的气体分别通入体积相同的试管，并立即倒立于水槽中。 ①和能反应：，一氧化氮和水不反应，根据方程式知，气体减少的体积是二氧化氮的，二氧化氮占混合气体的，则试管内气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的，剩余气体体积为试管高度的；②二氧化氮和氧气、水能反应生成硝酸，根据方程式知，氧气剩余，参加反应的氧气的体积为氧气总体积的，二氧化氮全部参加反应，则混合气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的，剩余气体体积为试管高度的；③氯化氢全部溶于水，氮气不溶，则试管内气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的，剩余气体体积为试管高度的；④SO3与水反应生成H2SO4，试管内气体减少的体积为试管体积的，故水面上升的高度为试管的，剩余气体体积为试管高度的；综上①中剩余气体体积最多，最大，A符合题意。 9.（24-25高一下·广东汕头·期末）如图所示，在注射器里吸入20 mL NO（标准状况下），然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气（标准状况，按O2占空气总体积计算），夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列叙述不正确的是 A．可观察到注射器的活塞缓缓向左移动 B．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 C．最终剩余气体体积约为30 mL D．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L-1（假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同） 【答案】C 【解析】A．在注射器中发生的反应为和，可以看出均为气体分子数减小反应，故活塞缓缓向左移动，A项正确； B．一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据可以列出，消耗的氧气为，参与反应的一氧化氮为12mL，生成了12mL二氧化氮，此反应中气体体积减小6mL， 根据(5mL水过量)可以列出，12mL的二氧化氮参与反应生成了4mL的一氧化氮，最终剩余的气体为NO，故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项正确； C．标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据可以列出，消耗的氧气为，参与反应的一氧化氮为12mL，生成了12mL二氧化氮，此反应中气体体积减小6mL， 根据(5mL水过量)可以列出，12mL的二氧化氮参与反应生成了4mL的一氧化氮，故此反应中气体体积减小了8mL，最终剩余体积约为20mL+30mL-6mL-8mL=36mL，C项错误；D．根据C选项中分析可得，参与反应的二氧化氮体积为12mL，根据方程式，可以列出，硝酸的浓度，D项正确；故选C。 10．（24-25高三上·辽宁·期中）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 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】利用极限法计算，若只有NO2与O2，最后无气体剩余，则二者按照4: 1的体积比混合；若只有NO与O2，最后无气体剩余，则二者按照4:3的体积比混合。设烧瓶的体积为VL，则V(NO2)=VL，n (HNO3)=n (NO2)= ，最后所得HNO3的物质的量浓度c(HNO3)= =mol/L。假设原混合气体为NO与O2，则会发生反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，NO与O2应按4:3混合，设烧瓶的体积为VL，则V(NO)= VL，n (HNO3)=n (NO)= mol，最后所得HNO3的物质的量浓度c(HNO3)= = mol/L，由于气体为NO2、NO和O2三者的混合物，因此所得溶液的物质的量浓度的数值大小范围为，故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法 1.能准确书写NO2与水、NO2/O2 与水、NO/O2 与水反应的化学方程式及总反应式。 2.能根据混合气体的初始体积比例，判断反应后剩余气体的成分及计算其体积。 3.学会运用方程式比例法和电子守恒法两种思路解决氮氧化物的计算问题。 4.能解决与氮氧化物相关的简单实验数据分析题（如量筒中气体体积变化）。 一、氮的氧化物溶于水的几种情况分析 1.NO2或NO2与N2混合气体溶于水时，3NO2+H2O==2HNO3+NO，利用气体体积变化差进行计算。 2.NO2与O2的混合气体溶于水，由3NO2+H2O==2HNO3+NO及2NO+O2==2NO2，得： 4NO2+O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO2):V(O2) 3.NO和O2同时通入水中时，其反应是2NO+O2==2NO2 ①，3NO2+H2O==2HNO3+NO ②，将①×3+②×2得总反应式为：4NO+3O2+2H2O==4HNO3，可知 V(NO):V(O2) 4.NO、NO2、O2三种混合气体通入水中，可先按情况1求出NO2与H2O反应生成的NO的体积，再加上原混合气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按情况3进行计算。 二、氮的氧化物溶于水的计算方法 1.比例法（基础方法） 步骤 1：判断混合气体类型NO2/O2或NO/O2，确定总反应的计量比。 步骤 2：计算实际体积比，与计量比对比，判断哪种气体过量。 步骤 3：按不足量的气体计算消耗的反应物，再计算剩余气体体积。 2.电子守恒法（简化方法）：N元素失电子总数 =O2得电子总数。 3.循环反应的解题模型的构建：氮氧化物循环反应的本质是NO与O2不断反应生成NO2，NO2与水反应又生成NO，最终可通过总反应式规避分步计算的繁琐。例如：将NO通入水中，持续通入O2至反应完全，最终总反应即为4NO+3O2+2H2O=4HNO3。 三、易错点提醒 1.混淆NO2/O2和NO/O2的计量比，导致过量判断错误。 2.忽略NO2过量时，剩余的NO2会与水反应生成NO，直接将过量的NO2当作剩余气体。 3.计算溶液浓度时，忽略“标况下气体溶于水，溶液体积变化可忽略”的前提条件。 题型01 单一氮氧化物与水的反应计算 【典例】（25-26高一上·江苏·月考）在标准状况下，烧瓶内充满气体，将此烧瓶倒扣在盛水的水槽内（已知），充分反应后（NO不与水反应，也不溶于水），此时烧瓶内溶液的物质的量浓度为 A．0.067 mol/L B．0.045 mol/L C．0.030 mol/L D．0.025 mol/L 【变式】（24-25高一上·河南·月考）将盛有NO2和N2混合气体的试管倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，原混合气体中N2与NO2的体积比为 A．1:1 B．1:2 C．1:3 D．3:1 题型02 NO2和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·内蒙古·月考）将盛有6mL 和的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余1mL无色气体，则原混合气体中的体积可能是 A．0.6mL B．2mL C．5.4mL D．3mL 【变式】（24-25高一下·安徽·期末）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NO2的体积为 ①4 mL；②8 mL；③10 mL；④10.8 mL。 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 题型03 NO和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·甘肃·月考）在一定条件下，将气体倒立于水槽的试管中，通入氧气，充分反应后试管内还有剩余气体，则通入氧气的体积可能是 A．和 B．和 C．和 D．和 【变式】（24-25高一下·河南·月考）如图所示，向试管内通入14mL后，最后试管中的液面仍处在原来的位置，则原试管中的体积为 A．4mL B．6mL C．8mL D．12mL 题型04 NO2、NO和O2混合气体溶于水的计算 【典例】（24-25高一下·云南·月考）将盛有和混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中与的体积之比为 A． B． C． D．无法确定 【变式】（24-25高一下·广东·月考）将盛12mL一氧化氮和36mL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4mL，且该气体不支持燃烧，则充入的氧气的体积为 A．15mL B．18mL C．20mL D．22mL 【巩固训练】 1．（24-25高一下·甘肃·期中）如图所示，在注射器里吸入，然后吸入水。若再吸入，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述正确的是 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 2．（23-24高一下·四川自贡·月考）将盛有1.2molNO和NO2混合气体的试管倒立于盛满水的水槽中，再通入0.6molO2，充分反应后，整个试管充满水。则原混合气体中NO与NO2体积比为 A．1∶2 B．1∶1 C．3∶7 D．无法确定 3.（24-25高一上·上海·期末）有mmLNO2、nmLNO、nmLO2(m＞n)混合气体通入过量水，剩余气体体积为 A． B． C． D． 4．（24-25高一下·安徽·月考）在容积为672mL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280mL氧气，恰好完全反应，且水充满烧瓶(气体体积都已折合为标准状况)，下列有关叙述中，正确的是 A．总反应为NO+NO2+O2+H2O=2HNO3 B．总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3 C．生成硝酸的物质的量浓度接近0.03mol•L-1 D．生成硝酸的物质的量浓度约为0.05mol•L-1 5.（24-25高一下·天津·月考）在相同温度和压强下，向两支不同体积的试管中分别通入18mLNO2和一定体积NO的混合气体，并将试管倒立于盛有水的水槽中，待试管内液面不变后再分别通入12mLO2充分反应后，均剩余3mL气体，则原NO体积可能为 ①13mL     ②9mL    ③8mL    ④6mL     ⑤4mL A．①④ B．①⑤ C．③④ D．②⑤ 6．（24-25高一下·四川·月考）在一支的注射器里充入，然后吸入水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。设空气中氧气的体积分数为20%，下列说法错误的是 A．振荡后注射器活塞不移动 B．打开弹簧夹，快速吸入空气后夹上弹簧夹，充分振荡注射器，活塞停留在大约处 C．若将换为，完全反应需吸入约空气 D．若注射器中是和的混合气体，吸入水后充分振荡注射器，活塞停留在大约处 7．（24-25高一下·广东·月考）如图所示，常温常压下将容积为20mL的试管中充满NO气体，倒置于水槽中，然后通过导管间歇性通入，直到试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，下列说法正确的是 A．将试管内的液体滴到铁片上，铁片会钝化 B．该条件下，试管内充满液体时共需通入15mL C．将试管内的液体滴入淀粉—碘化钾溶液中，无明显现象 D．试管内溶液中的溶质的物质的量浓度约为 8.（24-25高一下·山西·月考）将盛有和的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余无色气体，则原混合气体中的体积可能是 A． B． C． D． 9.（24-25高一下·河北·月考）一定条件下，将6体积的和一定体积的混合气体与4.5体积的氧气反应后置于试管中。将试管倒置于水中，充分反应后，剩余1.5体积气体，则原体积可能为 ①2体积②3体积③4体积④5体积⑤5.5体积 A．①或⑤ B．①或④ C．④或⑤ D．①或③ 10.（24-25高一上·全国·月考）有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是 A．1∶1∶2 B．4∶3∶2 C．4∶16∶13 D．4∶3∶4 【强化训练】 1.（24-25高一下·湖北·月考）相同压强下，将混有一定体积的NO、、的试管倒立于水槽中，最终试管内充满水。设NO、、在该条件下的体积分别为、、，则、、之比可能是 A．5∶4∶6 B．2∶4∶5 C．7∶2∶6 D．8∶4∶7 2．（24-25高二下·辽宁·期末）相同状况下，在体积相同的三个烧瓶中分别盛放（1）、（2）和体积比的气体、（3）和体积比的气体，并分别倒立在水槽里，充分溶解后烧瓶内三种溶液物质的量浓度之比为(设烧瓶内液体未扩散到水槽里) A． B． C． D． 3.（24-25高一下·湖北·期中）现有、的混合气体22mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是 A．2mL B．3.2mL C．3.2mL或6mL D．16mL或18.8mL 4.（2025·北京·三模）在一支注射器里充入，然后吸入水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器，静置后观察现象①。打开弹簧夹，快速吸入空气后夹上弹簧夹，观察现象②。振荡注射器，静置后再观察现象③。 下列关于该过程的分析不正确的是 A．现象①②，主要体现了难溶于水、还原性 B．现象②③，针筒示数： C．过程中若将空气改成，③能观察到针筒内无气体剩余 D．此实验启示工业上制硝酸时充入适量可以提高氮原子利用率 5.（24-25高一下·山东聊城·月考）现有、的混合气体22mL，通入足量水中，充分反应后剩余气体2mL(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积是 ①2mL②3.2mL③6mL④18.8mL A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 6．（24-25高一下·广东深圳·期中）常温常压下，将盛有25 mL NO2和O2混合气体的量筒倒置于盛满水的水槽中，一段时间后，气体体积减小到5 mL且不再变化，则原混合气体中NO2和O2的体积比可能为 A．1∶1 B．18∶7 C．9∶16 D．23∶2 7.（24-25高一下·安徽芜湖·期中）同温、同压下，在3支体积相同的试管中分别充有体积比为1∶1的混合气体，它们是：①NO、；②、；③、。现将3支试管均倒置于水槽中充分反应后(假设溶液不扩散)，所得溶液浓度大小关系正确的是 A．①=③>② B．①=②>③ C．②>③>① D．③>①>② 8．（24-25高一下·山西·期末）在同温同压下，将等体积混合而成的四组气体：①；②；③；④，分别通入体积相同的试管，并立即倒立于如图所示的水槽中，待试管内液面稳定后，剩余气体体积依次为、、、，则剩余气体体积最多的是 A． B． C． D． 9.（24-25高一下·广东汕头·期末）如图所示，在注射器里吸入20 mL NO（标准状况下），然后吸入5 mL水。若再吸入30 mL空气（标准状况，按O2占空气总体积计算），夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察现象。下列叙述不正确的是 A．可观察到注射器的活塞缓缓向左移动 B．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色 C．最终剩余气体体积约为30 mL D．所得硝酸的浓度约为0.07 mol·L-1（假设所得硝酸的体积与吸入水的体积相同） 10．（24-25高三上·辽宁·期中）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 A． B． C． D． / 学科网（北京）股份有限公司 $