关于氮的氧化物溶于水的计算h.docx
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关于氮的氧化物溶于水的计算h
关于氮的氧化物溶于水的计算h
氮的氧化物相关计算
计算时经常用到的四个重要化学方程式:
3NO2+H2O==2HNO3+NO①
2NO+O2==2NO2②
将化学方程式①、②叠加得:
4NO2+O2+2H2O==4HNO3③
4NO+3O2+2H2O==4HNO3④
利用化学方程式③解答NO2、O2混合气体溶于水的计算有三种类型:
(1)当VNO2∶VO2=4∶1,完全反应,无气体剩余;
(2)当VNO2∶VO2<4∶1,O2过量,剩余O2;
(3)当VNO2∶VO2>4∶1,NO2过量,剩余NO。
利用化学方程式④解答NO、O2混合气体溶于水的计算也有三种类型:
(1)当VNO∶VO2<4∶3时,O2过量,剩余O2;
(2)当VNO∶VO2=4∶3时,完全反应,无气体剩余;
(3)当VNO∶VO2>4∶3时,NO过量,剩余NO。
类型1.NO和NO2(或还有其他不溶于水、也不与NO、NO2反应的气体(混合溶于水中,剩余气体只能是NO(或其他不发生反应的成分),可由反应
进行计算。
练习1、将盛有N2和NO2混合气体25mL的量筒倒立于水槽里,过一段时间后,气体体积缩小到15mL,后不再变化(同温同压下),原混合气体中N2和NO2的体积比是()
A.4∶1 B.2∶3 C.1∶4 D.2∶1
类型2.NO与O2混合溶于水
练习2、将盛有12mLNO气体的试管倒立于水槽中,缓缓通入一定量O2后,若试管中气体变为4mL,则通入O2为多少毫升?
类型3.NO2与O2混合溶于水
练习3、在一定条件下,将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中,充分反应后,剩余气体体积为原混合气体体积的1/8,则原混合气体中NO2和O2体积比是()
A.8∶1 B.7∶3 C.7∶1 D.4∶1
类型4.“NO+NO2+O2+H2O”型
练习4、常温下将盛有10mLNO2和10mLNO的混合气体的试管倒立于水槽中,并向其中通入O2一段时间后,试管内还剩余2mL气体,则通入O2的体积为()
A.8mL B.8.5mL C.10mL D.12mL
练习5、40mLNO和NO2的混合气体与20mLO2同时通入水中(混合气体事先装入体积为60mL的试管中)充分反应后,试管里还剩5mL气体(气体体积均已换算成标准状况下的体积),求原混合气的组成。
类型5.“CO2+NO+Na2O2”型
练习6、VLNO、CO2的混合气体通过足量的Na2O2后气体的体积变为V/2L,则CO2和NO的体积比不可能是()
A、2∶1B、3∶2C、3∶4D、5∶4
练习7、在室温时有50mL的混合气体,它们可能由HCl、NH3、CO2、NO组成。
将这些混合气体通过浓硫酸后体积减少为35mL,再通过过量的过氧化钠,气体体积又减少为17.5mL,最后将气体通过水,充分反应后只剩下10mL气体。
(所有气体体积均在同温、同压下测量)求
⑴混和气体组成
⑵最后剩余的是什么气体?
解析:
1.差量法
NO2溶于水转变成硝酸时体积会减小,利用期反应前后体积的变化量可进行计算。
练习1、混合气体中的N2既不溶于水,也不与水反应,只有NO2溶于水
3NO2+H2O==2HNO3+NO △V
3 1 3-1=2
x 25-15=10
答案为B。
2、NO与O2混合溶于水。
发生的发应有:
2NO+O2==2NO23NO2+H2O==2HNO3+NO
实际上上述发应的总效果为:
4NO+3O2+2H2O==4HNO3
当V(NO):
V(O2)>4:
3时,NO过量,剩余NO
剩余NO体积为:
V(NO)-3/4V(O2);
当V(NO):
V(O2)=4:
3时,恰好完全反应,无剩余气体;
当V(NO):
V(O2)<4:
3时,O2过量,剩余O2.
剩余O2体积为:
V(O2)-3/4V(NO)。
3、NO2与O2混合溶于水,发生的发应有:
3NO2+H2O==2HNO3+NO2NO+O2==2NO2
上述反应的总效果为:
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
当V(NO2):
V(NO2)>4:
1时,NO2过量,剩余气体为NO。
剩余NO体积为:
1/3[V(NO2)-4V(O2)];
当V(NO2):
V(NO2)=4时,恰好完全发应,无气体剩余;
当V(NO2):
V(NO2)<4:
1时,O2过量,剩余O2,
剩余O2体积为:
V(O2)-V(NO2)/4。
例4在一支10mL试管中充满NO2和O2,将其倒立在盛有足量水的水槽中,若以y(mL)表示完全反应后试管内剩余气体的体积;x(mL)表示原混合气体中NO2的体积。
试建立y=f(x)的关系式。
解析
(1)若0<x≤8,剩余O2,
4NO2+O2+2H2O==4HNO3体积减少
4 5
x 5x/4
y=10-5x/4
(2)若8<x<10,剩余NO
4NO2+O2+2H2O==4HNO3
4 1
4(10-x)10-x
余NO2为:
x-4(10-x)=5x-40
3.电子守恒法
当NO2或NO转化为HNO3时要失去电子,若上述两种气体与O2混合,得电子的是O2,且得失电子数必然相等,这是电子守恒法解答此类题目的依据。
练习3、因题目未指明剩余的气体是什么,故可能是NO,也可能是O2,设原混合气体中NO2体积为x,O2体积为y,则剩余气体体积为
整理得:
x∶y=7∶1。
答案为B、C。
4、NO、NO2、O2三种气体混合溶于水。
当V(O2)>[
V(NO)+
(NO2)]时,O2过量,剩余O2;
当V(O2)=[
V(NO)+
(NO2)]时,O2过量,恰好反应,无气体剩余;
当V(O2)<[
V(NO)+
(NO2)]时,NO剩余。
练习4、若假设有NO2amL、NObmL、O2cmL,则满足a+3b=4c时,不会剩余任何气体。
今余下2mL气体,可能是NO,也可能是O2。
假设通入O2的体积为x,当剩余气体为NO时,由电子守恒10×1+(10-2)×3=4x,解得x=8.5mL;当剩余气体为O2时,由电子守恒10×1+10×3=4(x-2),解得x=12mL,因此该题的正确选项为B、D。
练习5、解:
设NO的体积为x,NO2的体积为y
⑴若O2剩余
4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3
x3x/4yy/4
x+y=40
3x/4+y/4=20-5解得x=10mL,y=30mL
⑵若NO剩余
4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3
x-53(x-5)/4yy/4
x+y=40
3(x-5)/4+y/4=20解得x=27.5mL,y=12.5mL
5、NO与CO2混合通过过量的Na2O2,发生的发应有:
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2
2NO+O2=2NO2
上述反应的总效果为:
NO+CO2+Na2O2==Na2CO3+NO2
反应后气体的情况,可根据V(CO2):
V(NO)讨论:
若V(CO2):
V(NO)=1:
1时,最后气体为NO2,
V(NO2)=V(NO)=[V(CO2)+V(NO)]/2
若V(CO2):
V(NO)>1:
1,最后气体为NO2和O2的混合物。
V(NO2)=V(NO)
V(O2)=
V(CO2)—
V(NO)
V(总)=V(NO2)+V(O2)=[V(CO2)+V(NO)]/2
若V(CO2):
V(NO)<1:
1,最后气体为NO和NO2的混合物
V(NO2)=V(CO2)
V(余NO)=V(原NO)=V(CO2)
练习6、规律CO2与NO的混合气体通过足量固体Na2O2后:
(1)若V(CO2)≥V(NO)时,反应后气体的总体积为原混合气体体积的一半。
(2)若V(CO2) 练习7、最后剩余的是O2而不是NO? 生成10mLNO,单过量的NO2就要30mL。 2CO2+2Na2O2=2Na2CO2+O2 2NO+O2=2NO2 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 xx/4 x+x/4+10=17.5x=6 V(NO)=6mLV(CO2)=35mL-6mL=29mL 练习2、将盛有12mLNO气体的试管倒立于水槽中,缓缓通入一定量O2后,若试管中气体变为4mL,则通入O2为多少毫升? (6mL、13mL) 练习1、将盛有N2和NO2混合气体的试管倒立于水中,经过足够时间后,试管内气体体积缩小为原体积的一半,则原混合气体中N2和NO2的体积比是__________。 如图所示,当向试管内通入21mLO2时,最后试管中的液面仍在原来的位置,则原试管中NO为() A.6mL B.12mL C.16mL D.18mL 解析此类题可导出NO和O2混合气体溶于水的关系式: 4NO+3O2+2H2O==4HNO3 从上式可知: 当VNO∶VO2=4∶3时,混合气体完全与水反应,无气体剩余,当VNO∶VO2≠4∶3时,可能O2剩余或NO剩余。 据本题意,可推知O2剩余,且剩余量与原NO体积相同。 设原试管中NO为xmL,则有4∶3=x∶(21-x),解得x=12,故应选B。 已知: NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O。 NO和NO2的混合气体的组成可表示为NOx。 该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时,x的值为( ) A.x≤1.5 B.x=3.5 C.x=1.2 D.x≥1.5 解析: 由题中所给反应过程可知,要使混合气体通入NaOH溶液被完全吸收,则NO2与NO的物质的量比应大于等于1,即n(NO2)/n(NO)≥1。 当n(NO2)/n(NO)=1时,混合气体中所含NO2和NO的物质的量相等,此时x=1.5,若要n(NO2)/n(NO)>1,须x>1.5,故x应满足的条件是x≥1.5。 选D 将Fe、FeO、Fe3O4混合物均分成两等份,在相同条件下,一份用足量迅还原,参加反应的H2体积为V1;另一份用足量稀HNO3处理后,生成NO的体积为V2若V1: V2=3: 1,则原混合物中Fe、FeO、Fe3O4的物质的量之比可能为 A. 3: 2: 2 B. 2: 3: 2 C. 1: 2: 3 D. 3: 2: 1 在标准状态下,将NO2、O2、NO3种气体混合后,充满某固定容积的容器。 将该容器倒置在水中,充分反应后,无任何气体,所得溶液浓度为x mol·m-3,则x值为( ) A.0<x< B. <x< C. <x< D. <x< 解析: 根据极值法求解。 假设混合气体中只有NO、O2两种气体,恰好发生反应4NO+3O2+2H2O==4HNO3,则V(NO)∶V(O2)=4∶3,设总体积为V,可得n(HNO3)=4V/(22.4×7),V(溶液)=V,所以此时x= ;假设混合气体中只有NO2、O2两种气体,恰好发生反应4NO2+O2+2H2O==4HNO3,则V(NO2)∶V(O2)=4∶1,设总体积为V,可得n(HNO3)=4V/(22.4×5),V(溶液)=V,所以此时x= 。 因此 <x< 。 答案: D 将容积为50mL的量筒内充满NO2和O2的混合气体,倒置量筒在盛满水的水槽里,足够时间后,量筒里剩余气体体积为5mL。 则混合气体中NO2和O2体积比可能是__________。 18∶7或43∶7 解析: 二氧化氮、氧气混合气体倒置于水中,最后残留气体可能有两种情况: 一是氧气,二是一氧化氮。 所以应先假设,再列式计算。 (1)若剩余的5mL气体是O2,则共有45mLNO2、O2混合气体跟水反应,根据4NO2+O2+2H2O==4HNO3可得出: 所以,原混合气体中NO2和O2体积比为18∶7。 (2)若剩余的5mL气体是NO,则NO2、O2混合气体跟水反应时是NO2过量,过量的NO2再跟水反应。 根据反应“3NO2+H2O==2HNO3+NO”可得出,共有15mLNO2过量。 即在NO2、O2混合气体跟水反应的过程中共消耗气体35mL。 根据4NO2+O2+2H2O==4HNO3可得出: 所以,原混合气体中NO2和O2体积比为43∶7。 同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( ) A.①>② B.①<②C.①=② D.不能确定 解析: 设烧瓶的容积为VL,VLNH3全部溶于水,形成溶液的体积为VL,VL的NO2完全反应后,生成了 VL的NO气体,形成的溶液的体积为 VL,从N原子守恒角度分析,也有 VL的NO2转化生成溶质HNO3。 所以两溶液的物质的量浓度相等。 选C。 如下图,同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2,进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( ) A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定 解析: (设“1”法)为方便计算,设烧瓶容积为1L,则氨水的物质的量浓度为: c(氨水)= = mol·L-1 NO2溶于水并与水发生反应: 3NO2+H2O══2HNO3+NO n(HNO3)= n(NO2) HNO3溶液的体积为: 3NO2 ~ NO ~ ΔV 3L 1L 2L 1L V〔HNO3(aq)〕 V〔HNO3(aq)〕= L HNO3溶液浓度为: c(HNO3)= = mol·L-1 c(氨水)=c(HNO3) 答案: C 在标准状况下,将O2和NO2按1∶4的体积比充满干燥烧瓶,把烧瓶倒置于水中,瓶内液体逐渐上升,假设烧瓶内溶液不向外扩散,最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为 A.1/14 mol·L-1 B.4/5 mol·L-1 C.1/28 mol·L-1 D.1/42 mol·L-1 标准状况下,将充满O2和NO2混合气体的试管倒置于水中,液体完全充满试管。 此时试管内溶液中溶质的物质的量浓度是() A、0.045mol/LB、0.036mol/L C、0.026mol/L D、0.028mol/L 【解析】试题分析: O2、NO2及水中,完全反应的化学方程式为: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3。 反应后的溶质为硝酸。 它的物质的量与二氧化氮的物质的量相等。 假设试管的容积为VL,则二氧化氮的体积是(4/5)VL,n(NO2)=(4/5)VL÷22.4L/mol.,反应后溶液的体积是VL.,所以c(HNO3)=n/V={(4/5)VL÷22.4L/mol}/VL=(1/28)mol/L=0.036mol/L 考点: 考查O2和NO2混合气体与水的反应及溶液浓度的计算的知识。 选B 在标准状况下将NO2、NO、O2混合并充满容器,将该容器倒置于水中,气体完全溶解,无气体剩余,若产物也不扩散,则所得溶液的物质的量浓度M,其数值大小范围为……() A、0<M<1/22.4 B、1/39.2<M<1/22.4 C、1/39.2<M<1/28 D、1/28<M<1/22.4 解析: 本题是有关NO2、NO和O2混合气体溶于水的计算问题,要解决这类问题应抓住两个基本反应及由它们演变出的两个反应(Ⅰ)、(Ⅱ),即: 2NO+O2=2NO2……① 3NO2+H2O=2HNO3+NO……② ②×2+①得: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3……(Ⅰ) ①×3+②×2得: 4NO+3O2+2H2O=4HNO3……(Ⅱ) 由(Ⅰ)、(Ⅱ)式中的系数要思考物质的量的变化,确定和寻找有关反应之间量的比例关系,反应物有无过量等等。 混合气体溶于水的气体体积等于所得溶液的体积,且溶液中溶质的物质的量等于溶于水的气体的物质的量,所得溶液的物质的量浓度为(V/22.4)/V=1/22.4(摩/升) ①若混合气体是NO2和O2,且体积比≤4: 1,因为发生反应: 4NO2+O2+2H2O=4HNO3,生成硝酸的物质的量是溶于水的气体物质的量的4/5,所得溶液的体积等于溶于水的气体体积,所以所得溶液的物质的量浓度为(V/22.4×4/5)/V=1/28(摩/升) 若混合气体是NO2和O2,且二者的体积比>4: 1,所得溶液的物质的量浓度大于1/28(摩/升) ②若混合气体是NO和O2,且二者体积比≤3: 4,因为发生反应: 4NO+3O2+2H2O=4HNO3,生成硝酸的物质的量是溶于水的气体物质的量的4/7,所得溶液体积等于溶于水的气体体积,所得溶液的物质的量浓度为(V/22.4×4/7)/V=1/39.2(摩/升) 综合①、②可知,应选择C。 一支容积为12mL的试管内充满O2和NO2的混合气体,将试管倒置于水中,充分反应后, (1)若无气体剩余,原混合气体中NO2和O2的体积各为多少? (2)若气体剩余2mL,原混合气体中NO2和O2的体积各为多少? (1)根据反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3来算; (2)考虑剩余气体的成分,分两种情况: ①O2剩余,②NO剩余来解答。 【解析】 (1)无气体剩余,发生反应: 4NO2+2H2O+O2=4HNO3,NO2与O2的体积比4: 1,所以NO2为: 12mL× =9.6ml,O2为: 12mL× =2.4ml, 答: NO2的体积为9.6ml,O2的体积为2.4ml; (2)若气体剩余2mL,分为两种情况,一种是O2,一种是NO。 ①剩余2mLO2,则 4NO2+2H2O+O2=4HNO3 4 1 4x+x=10 解得x=2mL,所以NO2为8mL,O2为2+2=4mL, ②剩余2mLNO,则 3NO2+H2O=2HNO3+NO 3 1 6mL 2mL 4NO2+2H2O+O2=4HNO3 4 1 4x+x=12-6 解得x=1.2mL,所以NO2为4.8+6=10.8mL,O2为1.2mL, 答: O2剩余时O2为4mL,NO2为8mL;NO剩余时O2为1.2mL,NO2为10.8mL。
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