第3章 第3节 微专题七 氮氧化物与氧气和水反应的计算（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一化学必修第一册学习笔记（鲁科版 山东海南专版）

本高中化学讲义聚焦氮氧化物与氧气、水反应的计算核心知识点，系统梳理体积差量法（基于3NO₂+H₂O反应的体积变化）、循环反应叠加法（推导总反应式如4NO₂+O₂+2H₂O）、得失电子守恒法（电子得失关系）的递进脉络，构建计算方法学习支架。 该资料以问题驱动，通过例题解析（如例3混合气体剩余体积计算）和分层练习，培养科学思维（证据推理、模型建构），落实化学观念（物质转化规律）。课中辅助教师系统教学，课后助力学生通过方法归纳与练习查漏补缺，提升解题能力。

微专题七　氮氧化物与氧气和水反应的计算 一、体积差量法 NO2、NO(或N2)的混合气体通入水中，一般考虑3NO2+H2O===2HNO3+NO，可利用气体体积变化差值进行计算，V剩=V原(NO或N2)+V(NO2)。 例1　将装有40 mL NO2、H2混合气体的量筒倒立在水槽中，反应后气体体积缩小为20 mL，则原混合气体中NO2和H2的体积比是(　　) A.5∶3 B.3∶5 C.3∶1 D.1∶3 答案　C 解析　设混合气体中NO2的体积为x。 3NO2+H2O===2HNO3+NO　　ΔV 3 mL　　　　　　　　1 mL　2 mL x　　　　　　　　　　　　　20 mL 由化学方程式可得=，解得x=30 mL， 则原混合气体中H2体积为40 mL-30 mL=10 mL，所以V(NO2)∶V(H2)=30 mL∶10 mL=3∶1。 二、循环反应叠加法 1.NO2、O2的混合气体通入水中，由3NO2+H2O===2HNO3+NO和2NO+O2===2NO2可得总反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3，由此可知： 2.NO、O2的混合气体通入水中，根据总反应4NO+3O2+2H2O===4HNO3可得出： 3.一定比例的NO、NO2、O2通入水中 (1)可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按2进行分析计算。 (2)也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按1计算；若转化后无O2，则按体积差量法计算。 例2　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　设NO和O2的体积分别为V，根据化学方程式4NO+3O2+2H2O===4HNO3，等体积混合，剩余O2的体积为，原混合气体体积为2V，剩余气体体积为原气体体积的。 例3　在一定条件下，将12 mL NO2和O2的混合气体通入足量水中，充分反应后剩余气体2 mL(同温同压下)，则原混合气体中O2的体积可能为(　　) A.1.2 mL B.2.4 mL C.3 mL D.4 mL 答案　AD 解析　由4NO2+O2+2H2O===4HNO3可知，若剩余的气体是O2，则V(NO2)=×(12 mL-2 mL)=8 mL，V(O2)=12 mL-8 mL=4 mL。若剩余的气体是NO(2 mL)，根据反应3NO2+H2O===2HNO3+NO求出生成2 mL NO消耗NO2的体积为6 mL，则反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3消耗NO2和O2的总体积为6 mL，所以V(O2)=×6 mL=1.2 mL。 三、得失电子守恒法 当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子，若NO2或NO与O2混合，O得到电子，N失去电子，且得失电子数相等，这是利用得失电子守恒法解答此类题目的依据。 例4　NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体。若NO、NO2、O2的气体体积分别为x、y、z，则x∶y∶z可能为(　　) A.2∶6∶3 B.5∶1∶2 C.1∶2∶5 D.3∶6∶2 答案　A 解析　同温同压下，NO、NO2、O2的气体体积比等于其物质的量之比，NO、NO2与O2通入水中被完全吸收后生成HNO3，由得失电子守恒规律可知，NO、NO2失去的电子总数等于O2得到的电子数。A项，NO、NO2、O2的体积比为2∶6∶3，则物质的量之比为2∶6∶3，由得失电子守恒可知2×3+6×1=3×4，正确；B项，NO、NO2、O2的体积比为5∶1∶2，物质的量之比为5∶1∶2，此时5×3+1×1≠2×4，错误；C项，NO、NO2、O2的体积比为1∶2∶5，物质的量之比为1∶2∶5，此时1×3+2×1≠5×4，错误；D项，NO、NO2、O2的体积比为3∶6∶2，物质的量之比为3∶6∶2，此时3×3+6×1≠2×4，错误。 1.(2024·衡阳高一检测)盛满NO2气体的试管，倒置在水槽中，反应后，液面上升的高度是试管的(　　) A. B. C. D. 答案　C 2.将充有20 mL N2和NO2的混合气体的试管倒立在水槽中，充分反应后，试管残留10 mL气体，则原混合气体中N2和NO2的体积之比是(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.2∶3 答案　C 解析　据3NO2+H2O===2HNO3+NO可知， V(剩)=V(N2)+V(NO2)， 设N2有x mL，则NO2为(20-x) mL， 则V(剩)=10 mL=x mL+(20-x) mL 解得x=5，即V(N2)=5 mL。 V(NO2)=15 mL，所以V(N2)∶V(NO2)=1∶3。 3.现有等体积混合而成的4组气体：①NO、NO2　②HCl、N2　③NO2、O2　④Cl2、SO2，将其分别通入容积相同的试管中并立即倒立在足量水中，试管内水面上升的高度由高到低的顺序为(　　) A.④②③① B.④③②① C.②③①④ D.③②①④ 答案　B 解析　①二氧化氮和水能反应生成硝酸和一氧化氮：3NO2+H2O===2HNO3+NO，一氧化氮和水不反应，根据化学方程式知，气体减少的体积是二氧化氮体积的，二氧化氮体积占混合气体体积的，所以试管内气体减少的体积为试管容积的，故水面上升的高度为试管高度的；②氯化氢极易溶于水，氮气不溶于水，且和水不反应，所以混合气体减少的体积为试管容积的，故水面上升的高度为试管高度的；③二氧化氮和氧气、水能反应生成硝酸：4NO2+O2+2H2O===4HNO3，根据化学方程式知，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，所以混合气体减少的体积为试管容积的，故水面上升的高度为试管高度的；④氯气、二氧化硫和水能发生氧化还原反应生成氯化氢和硫酸：Cl2+SO2+2H2O===2HCl+H2SO4，且这两种物质极易溶于水，根据化学方程式知，Cl2、SO2完全反应，没有气体剩余，所以水充满整支试管，因此试管内水面上升的高度关系为④>③>②>①。 4.(2024·淄博高一检测)如图所示，向试管内通入14 mL O2后，最后试管中的液面仍处在原来的位置，则原试管中NO的体积为(　　) A.4 mL B.6 mL C.8 mL D.12 mL 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x mL，则反应后试管中剩余O2也有x mL，根据反应方程式有4∶3=x∶(14-x)，解得x=8。 5.将一支充有12 mL NO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。回答下列问题： (1)下列图示正确的是　　　　(填字母)。  (2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为　　　　，最终充入　　　　 mL氧气，才能使水全部充满。  答案　(1)C　(2)无色气体变为红棕色，液面逐渐上升　3 解析　(1)NO2溶于水发生反应：3NO2+H2O===2HNO3+NO，12 mL NO2参与反应，生成的NO为4 mL，生成NO的体积占试管的。 (2)向试管中缓缓充入O2，发生反应①：2NO+O2===2NO2，故气体颜色由无色变为红棕色，然后发生反应②：3NO2+H2O===2HNO3+NO，故液面逐渐上升，将①和②两式相组合得4NO+3O2+2H2O===4HNO3，要使水全部充满试管，需再充入3 mL氧气。 6.如图所示，在水槽B中装有500 mL水，容积为a mL的试管A中充满了NO2和NO的混合气体(折算为标准状况下体积)，将试管A倒插入水槽B中。充分反应后，试管A中剩余0.5a mL气体。 (1)将试管A倒插入B槽中发生反应的化学方程式为　　　　，该反应中氧化剂与还原剂的质量之比为　　　　　　　　　，原混合气体中NO2和NO的物质的量之比为　　　　　　　　　。  (2)通过导气管C向余下0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是　　　　　　　。  (3)当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出，水槽B中溶液的物质的量浓度为　　　　mol·L-1(设溶液的体积仍为500 mL)。  答案　(1)3NO2+H2O===2HNO3+NO　1∶2　3∶1 (2)无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满，再继续通入氧气，试管中液面下降，最后充满无色气体 (3) 解析　(1)试管A倒插入水槽B中后，发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO，氧化剂与还原剂均为NO2，质量之比为1∶2。根据题意有n(NO2)+n(NO)=[n(NO2)+n(NO)]，n(NO2)∶n(NO)=3∶1。 (3)试管中充满气体时，根据氮原子守恒，n(HNO3)=n(气体)=×10-3 mol，c(HNO3)== mol·L-1。 学科网（北京）股份有限公司 $