第01讲 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法（重难点讲义）化学苏教版必修第二册

第01讲 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法 1．熟知氮氧化物(NO、NO₂)的性质与转化：掌握NO与O₂、NO₂与水的反应方程式； 2．能根据反应规律分析混合气体的收集方法及相关计算。 3．建立混合气体(NO/NO₂与O₂)溶于水的计算模型构建。 一、 氮的氧化物(NO、NO2) 1．氮的氧化物类型 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物。 化合价 +1 +2 +3 +4 +5 氧化物 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 (2)其中，只有N2O3、N2O5属于酸性氧化物。 N2O5 是HNO3的酸酐，N2O3是HNO2的酸酐。 2．一氧化氮(NO) (1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水 (2)实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主 ①易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法) ②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O ③NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O (4)对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 3．二氧化氮(NO2) (1)物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应 (2)实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质 ①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO ②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝) ③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4 4．NO2、NO溶于水的实验过程 实验操作 实验现象 实验结论 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 无明显现象 NO不溶于水 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动 NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2 振荡注射器 注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动 NO2与水发生反应生成了无色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 提分速记 氮的氧化物 NO NO2 化学 性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 与H2O反应 不反应，与O2混合时反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，与O2混合时反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 与碱反应 不反应，与NO2混合时反应：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O 氧化性 弱氧化性：6NO+4NH3=5N2+6H2O 强氧化性：NO2+SO2==NO+SO3；可使湿润的淀粉KI试纸变蓝 实验室制法 3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O常用排水法收集 Cu+4HNO3(浓)==3Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O常用向上排空法收集 二、氮的氧化物溶于水的计算 1．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 2．计算类型及方法 (1)NO2溶于水的计算 (2)NO2、O2溶于水的计算 (3)NO、O2溶于水的计算 (4)NO2、NO、O2溶于水的计算 提分速记 氮的氧化物溶于水的原理探究 (1)只有NO2 溶于水剩余气体为NO：3NO2+H2O === 2HNO3+NO。 (2)NO2与O2的混合气体(X为两种气体的体积比或物质的量之比) X=n(NO2)/n(O2) 0<X<4 X=4 X>4 反应情况 O2过量剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，发生3NO2+H2O=== 4HNO3+2NO反应，剩余气体为NO。 结论 当n(NO2)/n(O2)=4/1时，发生反应4NO2+O2+2H2O=== 4HNO3，NO2可全部转化为HNO3，所以在水充足的情况下，调整氧气的用量抵消一氧化氮。 (3)NO与O2混合气体 X=n(NO2)/n(O2) 0<X< X= X> 反应情况 O2过量剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，剩余气体为NO 结论 当n(NO)/n(O2)=4/3时，发生反应4NO+3O2+H2O===4HNO3，NO可全部转化为HNO3。 (4)NO、NO2和O2三种气体 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，再按①计算。 题型01 NO、NO2的性质与转化 【典例】下列关于氮的氧化物的说法正确的是(　　) 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．NO与H2O反应生成HNO3 D．只能用排水法收集NO 【变式】运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是(　　) A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2 C．CO2和NO反应生成CO和NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2 题型02 NO2、NO溶于水的实验探究 【典例】(2026·广东汕头高一期末)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) 【变式】如图所示，在一支50mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。稍后打开弹簧夹，快速吸入15mL空气(空气中O2体积占总体积的五分之一)后夹上弹簧夹，再振荡注射器。气体体积均为同温同压下的数据且该状态下气体摩尔体积为Vm L/mol，忽略反应后溶液体积的变化。下列说法错误的是 A．第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化 B．吸入空气后，气体颜色变为红棕色 C．第二次振荡注射器后，气体体积等于23mL D．第二次振荡注射器后，所得硝酸的浓度约为 题型03 NO、NO₂、O₂溶于水的计算 【典例】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 【变式】如图所示装置： (1)若试管中充满NO2气体，倒立在水槽中，发生的现象是__________________。 (2)向上述试管中通入氧气，发生的现象是__________________。 (3)若试管中充满NO气体，然后通过导气管向试管中充入O2，当试管中刚好充满液体时，发生反应的化学方程式是_______________________。 题型04 NO、NO₂、O₂溶于水浓度的计算 【典例】(2026·江苏高一月考)在标准状况下，烧瓶内充满NO2气体，将此烧瓶倒扣在盛水的水槽内(已知3NO2+H2O=HNO3+NO)，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】标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是(　　) A．0.045 mol·L－1 B．0.036 mol·L－1 C．0.033 mol·L－1 D．0.018 mol·L－1 题型05 氮氧化物的相关计算 【典例】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可用下图所示。已知溶液中可发生以下两个反应①；②。下列说法正确的是 A．图中线段a表示离子 B．随x值增大，溶液中增大 C．X=0.6时，反应中可收集到标准状况下22.4LCO2 D．若测得所得溶液中为0.5mol，则x值为0.75 【变式】硝酸工业尾气中的NO、NO2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：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+ NaNO3+H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 mol•L NaOH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NO在标准状况下的体积可能为10 L B．原混合气体中NO与NO2的体积之比可能为3∶2 C．所得溶液中溶质一定有2种 D．所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为2∶1 【巩固训练】 1．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A. B. C. D. 2．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　) A．5∶3 B．3∶5 C．3∶2 D．2∶3 3．将等体积的NO2和N2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为原总体积的( ) A． B． C． D． 4．在一定条件下，将6体积的NO2(不考虑N2O4)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体积可能为(　　) ①3体积　②4体积　③5体积　④5.5体积　⑤2体积 A．③　　　　 　B．⑤ C．④或⑤ D．②或⑤ 5．某同学利用如图装置进行操作：在一支50mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器；打开弹簧夹，快速吸入15mL空气[假设只有两种气体，且]后夹上弹簧夹，振荡注射器。 (1)整个实验过程观察到气体颜色发生的变化是 。 (2)实验结束后，注射器活塞停留在 mL刻度处。 6．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管(试管容积为V L)倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积变为a L。请回答下列问题： (1)该混合气体倒立于水中发生反应的化学方程式是___________________________。 (2)若a＝V，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积之比是________。 (3)结合第(2)小题，向a L气体中通入氧气至试管中刚好只有一种气体时，停止通入氧气。 ①试管中最终剩余的气体是______，其体积是________L。 ②该过程中总反应的化学方程式是_________________________________________________。 【强化训练】 1．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气体分别是(　　) A．1.2 mL，NO B．2.4 mL，O2 C．3.5 mL，O2 D．4 mL，NO 2．将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m<n，则充分反应后，量筒内剩余的气体体积为(　　) A．3(m－n) mL B．(m＋n) mL C．(m－n) mL D. mL 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 4．将1.25mol的NO、NO2、N2O4混合物(其中NO的体积分数为0.60)通入水中，在空气充足的条件下完全反应后可获得硝酸的物质的量可能是( ) A．1.25mol B．1.50mol C．1.75mol D．2.00mol 5．硝酸工业尾气中的、进入大气后，会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用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：①，②，将一定量和的混合气体通入溶液中，恰好被完全吸收。下列说法不正确的是 A．原混合气体中在标准状况下的体积可能为 B．通入的混合气体在标况下的体积可能为 C．原混合气体中与的体积之比可能是 D．所得溶液中和的物质的量之比可能为1：2 6．氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车排放的尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：_________________________。 (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是_______________________________。 ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为__________。 ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，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是_______________________________。 7．已知NO2与NaOH溶液反应：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO和NO2可一起与NaOH溶液作用：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，现用VL某烧碱溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的混合气体。 (1)所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为________mol/L。 (2)若所得溶液中c(NO3－)∶c(NO2－)＝1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m＝________。 (3)用含n和m的代数式表示所得溶液中NO3－和NO2－离子浓度的比值c(NO3－)∶c(NO2－)＝________。 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第01讲 氮氧化物与氧气、水反应的计算方法 1．熟知氮氧化物(NO、NO₂)的性质与转化：掌握NO与O₂、NO₂与水的反应方程式； 2．能根据反应规律分析混合气体的收集方法及相关计算。 3．建立混合气体(NO/NO₂与O₂)溶于水的计算模型构建。 一、 氮的氧化物(NO、NO2) 1．氮的氧化物类型 (1)氮有多种价态的氧化物，氮元素从＋1～＋5价都有对应的氧化物。 化合价 +1 +2 +3 +4 +5 氧化物 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 (2)其中，只有N2O3、N2O5属于酸性氧化物。 N2O5 是HNO3的酸酐，N2O3是HNO2的酸酐。 2．一氧化氮(NO) (1)物理性质：无色、无味的有毒的气体，密度比空气略大，难溶于水 (2)实验室制法：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，只能用排水法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以还原性为主 ①易被O2氧化为NO2而变红棕色：2NO＋O2===2NO2 (收集NO气体必须用排水集气法，NO的检验方法) ②NO与酸性KMnO4反应：5NO＋3MnO4－＋4H＋===5NO3－＋3Mn2＋＋2H2O ③NO与酸性K2Cr2O7反应：2NO＋Cr2O7－＋6H＋===2NO3－＋2Cr3＋＋3H2O (4)对人体、环境的影响：①与血红蛋白结合，使人中毒 ②转化成NO2，形成酸雨、光化学烟雾 3．二氧化氮(NO2) (1)物理性质：红棕色有剌激性气味的有毒气体，易溶于水且与水能发生反应 (2)实验室制法：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，只能用排空气法收集 (3)化学性质：既有氧化性又有还原性，以氧化性为主，NO2能氧化SO2、KI等物质 ①与SO2的反应：NO2＋SO2===SO3＋NO ②与碘化钾溶液的反应：NO2＋2KI===2KNO2＋I2 (NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝) ③与水的反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ④与氢氧化钠溶液的反应：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O ⑤与N2O4相互转化：2NO2N2O4 4．NO2、NO溶于水的实验过程 实验操作 实验现象 实验结论 如图所示，在一支50 mL的注射器里充入20 mL NO，然后吸入5 mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器 无明显现象 NO不溶于水 打开弹簧夹，快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 注射器中气体由无色变为红棕色，注射器塞子向左移动 NO与空气中的O2发生反应生成红棕色的NO2：2NO＋O2===2NO2 振荡注射器 注射器中气体由红棕色变为无色，注射器塞子继续向左移动 NO2与水发生反应生成了无色的NO：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 提分速记 氮的氧化物 NO NO2 化学 性质 与O2反应 2NO＋O2===2NO2 不反应 与H2O反应 不反应，与O2混合时反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，与O2混合时反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 与碱反应 不反应，与NO2混合时反应：NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O 氧化性 弱氧化性：6NO+4NH3=5N2+6H2O 强氧化性：NO2+SO2==NO+SO3；可使湿润的淀粉KI试纸变蓝 实验室制法 3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O常用排水法收集 Cu+4HNO3(浓)==3Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O常用向上排空法收集 二、氮的氧化物溶于水的计算 1．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 2．计算类型及方法 (1)NO2溶于水的计算 (2)NO2、O2溶于水的计算 (3)NO、O2溶于水的计算 (4)NO2、NO、O2溶于水的计算 提分速记 氮的氧化物溶于水的原理探究 (1)只有NO2 溶于水剩余气体为NO：3NO2+H2O === 2HNO3+NO。 (2)NO2与O2的混合气体(X为两种气体的体积比或物质的量之比) X=n(NO2)/n(O2) 0<X<4 X=4 X>4 反应情况 O2过量剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO2过量，发生3NO2+H2O=== 4HNO3+2NO反应，剩余气体为NO。 结论 当n(NO2)/n(O2)=4/1时，发生反应4NO2+O2+2H2O=== 4HNO3，NO2可全部转化为HNO3，所以在水充足的情况下，调整氧气的用量抵消一氧化氮。 (3)NO与O2混合气体 X=n(NO2)/n(O2) 0<X< X= X> 反应情况 O2过量剩余气体为O2 恰好完全反应，无气体剩余 NO过量，剩余气体为NO 结论 当n(NO)/n(O2)=4/3时，发生反应4NO+3O2+H2O===4HNO3，NO可全部转化为HNO3。 (4)NO、NO2和O2三种气体 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，再按①计算。 题型01 NO、NO2的性质与转化 【典例】下列关于氮的氧化物的说法正确的是(　　) 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．NO与H2O反应生成HNO3 D．只能用排水法收集NO 【答案】D 【解析】NO不能与碱反应，A项错误；N2O5中氮元素为最高价，只有氧化性，B项错误；NO与水不反应，C项错误。 【变式】运载火箭的推进剂引燃后产生的气体主要是CO2、H2O、N2、NO，均为无色气体，但在卫星发射现场看到火箭喷出大量红色烟雾。产生红色烟雾的原因是(　　) A．高温下N2遇空气生成NO2 B．NO遇空气生成NO2 C．CO2和NO反应生成CO和NO2 D．NO和H2O反应生成H2和NO2 【答案】B 【解析】根据火箭喷出大量红色烟雾可推知其中含有NO2，引燃后产生的气体中NO遇空气生成NO2。 题型02 NO2、NO溶于水的实验探究 【典例】(2026·广东汕头高一期末)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项，在注射器中发生的反应为2NO+O2=2NO2和3NO2+H2O=HNO3+NO，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项，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2NO+O2=2NO2可以列出2NO~O2~2NO2，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3NO2+H2O=HNO3+NO (5mL水过量)可以列出3NO2~NO，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项，标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据2NO+O2=2NO2可以列出2NO~O2~2NO2，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3NO2+H2O=HNO3+NO (5mL水过量)可以列出3NO2~NO，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项，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3NO2+H2O=HNO3+NO，可以列出3NO2~2HNO3，硝酸的浓度，D项正确；故选C。 【变式】如图所示，在一支50mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器。稍后打开弹簧夹，快速吸入15mL空气(空气中O2体积占总体积的五分之一)后夹上弹簧夹，再振荡注射器。气体体积均为同温同压下的数据且该状态下气体摩尔体积为Vm L/mol，忽略反应后溶液体积的变化。下列说法错误的是 A．第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化 B．吸入空气后，气体颜色变为红棕色 C．第二次振荡注射器后，气体体积等于23mL D．第二次振荡注射器后，所得硝酸的浓度约为 【答案】C 【解析】A项，NO为无色气体，不溶于水也不与水反应，则第一次振荡注射器，气体颜色无明显变化，A正确；B项，吸入空气后，发生反应：2NO+O2=2NO2，则气体颜色变为红棕色，B正确；C项，由题干信息可知，吸入的15mL空气中含有3mLO2，根据反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，反应消耗掉3mLO2和4mLNO，故气体体积等于(20+15-3-4)mL=28mL，C错误；D项，由C选项分析可知，第二次振荡注射器后生成的硝酸的物质的量为=×10-3mol，所得硝酸溶液的体积为5×10-3L，则所得硝酸的浓度约为，D正确；故选C。 题型03 NO、NO₂、O₂溶于水的计算 【典例】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 【解析】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。若NO2为1体积，NO为1体积，则消耗(＋)体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为1∶1∶1，A项不符合题意；若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗(1＋)体积O2，B项不符合题意；同理可得出C项符合题意，D项不符合题意。 【变式】如图所示装置： (1)若试管中充满NO2气体，倒立在水槽中，发生的现象是__________________。 (2)向上述试管中通入氧气，发生的现象是__________________。 (3)若试管中充满NO气体，然后通过导气管向试管中充入O2，当试管中刚好充满液体时，发生反应的化学方程式是_______________________。 【答案】(1)试管中液面上升到试管的2/3处，气体有红棕色变为无色 (2)气体先变成红棕色，又变为无色，试管中液面逐渐上升，直到充满整个试管 (3)4NO+3O2+2H2O=4HNO3 【解析】(1)根据反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，每3体积的NO2与水反应生成1体积的NO，故NO2与水反应，生成的气体为原来气体的1/3，液面上升到试管的2/3处，气体有红棕色变为无色。 (2)通入氧气，NO与O2反应生成NO2，NO2继续与水反应，直到NO完全反应，生成硝酸，总的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3。 (3)根据2NO+O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，将2个方程式合并，消除NO2，即得。 题型04 NO、NO₂、O₂溶于水浓度的计算 【典例】(2026·江苏高一月考)在标准状况下，烧瓶内充满NO2气体，将此烧瓶倒扣在盛水的水槽内(已知3NO2+H2O=HNO3+NO)，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V L。标准状况下，NO2物质的量 mol。根据反应3 NO2+H2O=HNO3+NO，反应后生成HNO3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。故选B。 【变式】标准状况下，将盛满二氧化氮的大试管倒扣在盛水的水槽中，充分吸收后，试管内溶液的物质的量浓度是(　　) A．0.045 mol·L－1 B．0.036 mol·L－1 C．0.033 mol·L－1 D．0.018 mol·L－1 【答案】A 【解析】设试管的体积为V L，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知，n(HNO3)＝× mol，V(HNO3)＝V L，c(HNO3)＝＝ mol·L－1≈0.045 mol·L－1。 题型05 氮氧化物的相关计算 【典例】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可用下图所示。已知溶液中可发生以下两个反应①；②。下列说法正确的是 A．图中线段a表示离子 B．随x值增大，溶液中增大 C．X=0.6时，反应中可收集到标准状况下22.4LCO2 D．若测得所得溶液中为0.5mol，则x值为0.75 【答案】CD 【解析】A项，由分析可知，线段a表示NO2-离子，A错误；B项，由分析可知，根据氮原子守恒可知，混合气中n(NO2)+n(NO)=2mol，随x值增大，溶液中恒等于2mol，B错误；C项，由分析可知，反应后所收集到的n(CO2)恒为1mol，标准状况下其体积为22.4L，C正确；D项，设n(NO2)=a，n(NO)=b，则a+b=2mol，因废气中n(NO2)≥n(NO)，则发生反应①剩下的NO2的物质的量为(a-b)mol，发生反应②生成n()=0.5(a-b)=0.5 mol，即a-b=1mol，解得a=1.5mol，b=0.5mol，则废气中NO2的物质的量分数，D正确；故选CD。 【变式】硝酸工业尾气中的NO、NO2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：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+ NaNO3+H2O。将一定量NO和NO2的混合气体通入300 mL 5 mol•L NaOH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NO在标准状况下的体积可能为10 L B．原混合气体中NO与NO2的体积之比可能为3∶2 C．所得溶液中溶质一定有2种 D．所得溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为2∶1 【答案】A 【解析】A项，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A正确；B项，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NO2的体积之比不可能为3∶2，故B错误；C项，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B错误；D项，若只发生NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O反应，则溶质只有NaNO2，又因在反应2NO2+2NaOH=NaNO2+ NaNO3+H2O中NaNO3和NaNO2按照1：1生成，则两个反应发生时NaNO3和NaNO2的物质的量之比一定小于1，不可能为2：1，故D错误；故选A。 【巩固训练】 1．一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由于NO和O2等体积，则一定条件下二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 4 mol 3 mol 设初始时NO和O2的物质的量均为4 mol，则4 mol NO反应掉3 mol O2，还剩余1 mol O2，则剩余O2为原气体总体积的。 2．将装有50 mL NO2、NO混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为30 mL，则原混合气体中NO2和NO的体积比是(　　) A．5∶3 B．3∶5 C．3∶2 D．2∶3 【答案】C 【解析】解答此题可根据化学方程式，运用差量法进行计算，由所得结果来确定正确的选项。设混合气体中NO2的体积为x， 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　　　ΔV 3 mL　　　　　　　　1 mL　　　3 mL－1 mL＝2 mL x　　　　　　　　　　　　　　　50 mL－30 mL＝20 mL ＝，x＝30 mL，则原混合气体中NO的体积为50 mL－30 mL＝20 mL，所以V(NO2)∶V(NO)＝30 mL∶20 mL＝3∶2。 3．将等体积的NO2和N2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积约为原总体积的( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】假定N2和NO2体积分别为V，则： 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO 加入体积 VL 0 0 反应体积 VL VL 剩余体积 0 VL 则剩余气体的体积约为V+V＝V，剩余气体的体积约为原总体积的＝。 4．在一定条件下，将6体积的NO2(不考虑N2O4)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体积可能为(　　) ①3体积　②4体积　③5体积　④5.5体积　⑤2体积 A．③　　　　 　B．⑤ C．④或⑤ D．②或⑤ 【答案】C 【解析】本题的关键在于理解剩余的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，则这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。 5．某同学利用如图装置进行操作：在一支50mL的注射器里充入20mL NO，然后吸入5mL水，用乳胶管和弹簧夹封住管口，振荡注射器；打开弹簧夹，快速吸入15mL空气[假设只有两种气体，且]后夹上弹簧夹，振荡注射器。 (1)整个实验过程观察到气体颜色发生的变化是 。 (2)实验结束后，注射器活塞停留在 mL刻度处。 【答案】(1)无色气体变为红棕色后又变为无色 (2)33 【解析】(3)NO先和空气中的O2反应生成NO2，NO2在和水反应生成NO，则整个实验过程观察到气体颜色变化为：无色气体变为红棕色后又变为无色； (2)初始时，注射器里充入20mL NO、5mL水和15mL空气，此时注射器活塞停留在40mL刻度处；由题可知，15mL空气中O2的体积为3mL，NO和O2反应：2NO+O2=2NO2，消耗3mL的O2的同时要消耗6mL的NO，生成6mL的NO2；NO2和H2O反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO，消耗6mL的NO2生成2mL的NO，则实验结束后，注射器活塞停留在40mL-3mL-6mL+2mL=33mL刻度处。 6．将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管(试管容积为V L)倒立于水中，经过足够长的时间后，试管内气体的体积变为a L。请回答下列问题： (1)该混合气体倒立于水中发生反应的化学方程式是___________________________。 (2)若a＝V，则原混合气体中氮气与二氧化氮的体积之比是________。 (3)结合第(2)小题，向a L气体中通入氧气至试管中刚好只有一种气体时，停止通入氧气。 ①试管中最终剩余的气体是______，其体积是________L。 ②该过程中总反应的化学方程式是_________________________________________________。 【答案】(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (2)1∶3 (3)①N2　V　②4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3 【解析】根据反应前后气体体积差量计算。混合气体倒立于水中后体积减少V L，由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO可知二氧化氮的体积为×V L＝V L，氮气的体积为V L－V L＝V L，原混合气体氮气与二氧化氮体积比为1∶3。a L原混合气体溶于水时通入氧气时，4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，最后剩余一种气体为氮气，其体积为V L。 【强化训练】 1．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气体分别是(　　) A．1.2 mL，NO B．2.4 mL，O2 C．3.5 mL，O2 D．4 mL，NO 【答案】A 【解析】解题依据的化学方程式：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O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，解得x＝4 mL，B、C两项均不正确； ②若剩NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，解得x＝1.2 mL，D项不正确、A项正确。 2．将充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，若m<n，则充分反应后，量筒内剩余的气体体积为(　　) A．3(m－n) mL B．(m＋n) mL C．(m－n) mL D. mL 【答案】D 【解析】发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，充有m mL NO和n mL NO2的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O2，由于m<n，故按总反应进行，NO2有剩余，剩余NO2的体积为n mL－m mL＝(n－m) mL，再发生3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，故生成NO的体积为(n－m) mL。 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 【答案】C 【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×＝3.75 mL。据题意，通入的O2应过量5 mL，则共需通入O2 8.75 mL。 4．将1.25mol的NO、NO2、N2O4混合物(其中NO的体积分数为0.60)通入水中，在空气充足的条件下完全反应后可获得硝酸的物质的量可能是( ) A．1.25mol B．1.50mol C．1.75mol D．2.00mol 【答案】B 【解析】1.25molNO、NO2、N2O4混合物，NO的体积分数为0.60，所以n(NO)＝1.25mol×0.60＝0.75mol，n(NO2)+n(N2O4)＝1.25mol－0.75mol＝0.5mol。因为在空气充足的条件下完全反应，所有氮元素全都转变成硝酸。据N元素守恒。当0.5mol全为NO2时，生成硝酸最少，其物质的量为：n(HNO3)＝0.75mol+0.5mol＝1.25mol，若全为N2O4时，生成硝酸最多，其物质的量为：n(HNO3)＝0.75mol +0.5mol×2＝1.85mol，所以可获得硝酸的物质的量范围是：1.25mol＜n(HNO3)＜1.75mol，只有B选项符合。 5．硝酸工业尾气中的、进入大气后，会形成光化学烟雾、破坏臭氧层等。可用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：①，②，将一定量和的混合气体通入溶液中，恰好被完全吸收。下列说法不正确的是 A．原混合气体中在标准状况下的体积可能为 B．通入的混合气体在标况下的体积可能为 C．原混合气体中与的体积之比可能是 D．所得溶液中和的物质的量之比可能为1：2 【答案】B 【解析】A项，根据分析，0<n(NO)≤0.75 mol，因此，标况下，V(NO)可能是16.8 L，A正确；B项，气体总物质的量为1.5 mol，标况下不可能是44.8L，B错误；C项，根据分析知n(NO)：n(NO2)≤1，C正确；D项，产物n(NaNO2)≥n(NaNO3)，因此NaNO3和NaNO2的物质的量之比可能为1：2，D正确； 答案选B。 6．氮的氧化物是大气污染的主要污染物之一，对人类危害很大，每天行驶的汽车排放的尾气中就含有大量的氮氧化物。回答下列问题： (1)写出汽车尾气中产生NO的化学方程式：_________________________。 (2)NO2易溶于水。标准状况下将体积为V mL的试管充满NO2后倒扣在水中，如图所示。 ①NO2溶于水的化学方程式是_______________________________。 ②使试管中NO2恰好完全被水吸收需要缓慢通入氧气，标准状况下通入氧气的体积为________。最终试管中所得硝酸的物质的量浓度为__________。 ③为了消除NO2的污染，可将它与氨气在催化剂作用下反应，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是_______________________________。 【答案】(1)N2＋O22NO (2)①3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ② mL　 mol·L－1 ③6NO2＋8NH37N2＋12H2O 【解析】(1)汽车尾气中的NO是由空气中的氮气和氧气在汽缸中高温条件下反应生成的，化学方程式为N2＋O22NO。(2)①NO2溶于水生成HNO3和NO，反应的化学方程式是3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。②根据化学方程式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知，使试管中NO2恰好完全被水吸收需要通入标准状况下氧气的体积为 mL，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＝ mol·L－1。③由题意知，生成的无污染的物质是空气的主要成分之一，该物质是氮气，反应的化学方程式是6NO2＋8NH37N2＋12H2O。 7．已知NO2与NaOH溶液反应：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO和NO2可一起与NaOH溶液作用：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，现用VL某烧碱溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的混合气体。 (1)所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为________mol/L。 (2)若所得溶液中c(NO3－)∶c(NO2－)＝1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m＝________。 (3)用含n和m的代数式表示所得溶液中NO3－和NO2－离子浓度的比值c(NO3－)∶c(NO2－)＝________。 【答案】(1)mol/L (2)3∶2 (3) 【解析】(1)根据方程式2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O和NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O知，只要NO不剩余，氮原子和氢氧化钠的关系式是1∶1，所以完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的混合气体所用氢氧化钠的物质的量等于氮氧化物的物质的量之和，所以c(NaOH)＝mol/L； (2)设原混合气体中NO2和NO的物质的量n和m，则NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O m m 2m 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O n－m 所得溶液中c(NO3－)∶c(NO2－)＝∶(2m+)＝1∶9，所以n∶m＝3∶2； (3)同一溶液中，c(NO3－)∶c(NO2－)等于其物质的量之比，所以c(NO3－)∶c(NO2－)＝∶(2m+)＝。 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $