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氮的氧化物与水反应的五大规律

来源:未知作者:徐志宏 点击:所属专题: 氮氧化物计算
氮的氧化物有NO、NO 2 ,N 2 O 4 等,但只有NO 2 能直接与水发生反应:3NO 2 +H 2 O====2HNO 3 +NO。对于氮的氧化物或其与氧气等混合溶于水的问题,经常涉及多步反应或循环反应,许多学生在解决此类问题时往往头绪不清,难以下手。氮的氧化物与其他气体混合后溶于水的计

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氮的氧化物有NO、NO2,N2O4等,但只有NO2能直接与水发生反应:3NO2+H2O====2HNO3+NO。对于氮的氧化物或其与氧气等混合溶于水的问题,经常涉及多步反应或循环反应,许多学生在解决此类问题时往往头绪不清,难以下手。氮的氧化物与其他气体混合后溶于水的计算为高考的热点。同时也是难点。

我们要突破难点,就必须熟悉不同类型的反应原理并归纳出一些解题的方法,并掌握一些规律,对提高分析问题、解决问题的能力具有很大的帮助。氮的氧化物的反应通常有以下几种类型:

一、“NO2+H2O”

NO2通入水中发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应后剩余NO,并且剩余NO的体积:V(NO)剩=1/3V(NO2)。

调研1 将盛满NO2的试管倒立于水中,充分反应后剩下4mL气体,则原试管中NO2的体积为

A.8mL                 B.12mol              C.6mL                 D.无法计算

【解析】最后剩余的V(NO)=4mL,根据反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,可知剩余的V(NO)=1/3V(NO2)。V(NO2)=3V(NO)=3×4 mL=12mL,B项正确。答案:B

二、“NO2+O2+H2O”

反应原理:3NO2+H2O===2HNO3+NO①、2NO+O2===2NO2②。如果按照①和②分别计算,则陷入烦琐的计算中。若将①×2+②得:4NO2+O2+2H2O===4HNO3(I),利用该式进行计算则简化过程。

反应结果有三种情况:

V(NO2):V(O2)=4:1时,恰好按I式反应,无气体剩余;

V(NO2):V(O2)<4:1时,按I式反应后,O2过量,剩余气体为O2V(O2)剩=V(O2)原-1/4V(NO2)。

V(NO2):V(O2)>4:1时,按I式反应后,NO2过量,再发生①反应,最终剩余NO。

V(NO)=1/3 [V(NO2)-4V(O2)]。

调研2 将盛有12mL 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2mL无色气体,则混合气体中O2的体积是(      )

A.1.2mL                  B.2.4mL                   C.3.6mL         D.4mL

【解析】可能发生的化学反应为4NO2+O2+2H2O====4HNO3  3NO2+H2O===2HNO3+NO。

设混合气体中O2的体积为xmL,剩余气体有两种可能:

①若剩余O2,则V=x-1/4(12-x)=2,得x=4,D正确;

②若剩余NO,则V=1/3[(12-x)-4x]=2,得x=1.2,A正确。答案:AD

三、“NO+O2+H2O”

NO、O2同时通入水中,发生的反应有2NO+O2===2NO2①、3NO2+H2O===2HNO3+NO②,上述两个反应无限循环,分步计算陷入僵局。若将①×3+②×2得4NO+3O2+2H2O ===4HNO3(Ⅱ )。

反应结果有三种情况:

V(NO):V(O2)=4:3时,按II式恰好反应,无气体剩余;

V(NO):V(O2)>4:3时,按II式反应后,NO过量,剩余气体为NO;V(NO)=V(NO)-4/3V(O2)。

V(NO):V(O2)<4:3时,按II式反应后,O2过量,剩余气体为O2V(O2)=V(O2)-3/4V(NO)。

调研3 在一定条件下,将a mL NO和b mL O2同时通入量筒中,并倒立于盛满水的容器中。充分反应后,量筒中残留a/2mL的气体,该气体与空气接触后变为红棕色,则ab的比值为

A.3:2                   B.2:3                   C.8:3                     D.3:8

【解析】a/2 mL剩余气体接触变为红棕色的NO2,说明剩余气体为NO,则a/2mL的NO与b mL O2恰好反应。根据反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3V(NO)=a-4/3 b=a/2(Ml),解之得:a/b=8/3,C项正确。答案:C

四、“NO+NO2+H2O”

将NO、NO2的混合气体同时通入水中,发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,反应后剩余NO。剩余的NO体积为V(NO)=V(NO)+1/3V(NO2)。

4、将30mLNO和NO2的混合气体通入倒立在水槽中盛满水的量筒里,片刻后,量筒里剩下16mL的气体。原混合气体中NO和NO2的体积分别为

A.15mL、15mL                               B.9mL 、21mL

C.20mL、10mL                                  D.16mL、14mL

【解析】 设30mL混合气体中含NO2xmL,根据差量列等式得:

3NO2+H2O===2HNO3+NO   △V

3                     2mL

xmL                   (30-16)mL

则:3:2=x:14,解之得:x=21。原混合气中含V(NO)=30mL -21mL =9mL,B项正确。答案:B。

五、“NO+NO2+O2+H2O”

将NO、NO2和O2的混合气体同时通入水中,发生反应:4NO2+O2+2H2O===4HNO3①、4NO+3O2+2H2O=4HNO3②。

我们可以先假设发生反应①,根据V(O2)和V(NO2)的关系有以下几种情况:

⑴当V(NO2)=4V(O2)时,恰好发生反应①,剩余NO;V(NO)=V(NO)

⑵当V(NO2)>4V(O2)时,按①式发应后,剩余NO2;然后剩余的NO2再发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,最后剩余的气体为NO,V(NO)=1/3V(NO2)+V(NO)

⑶当V(NO2)<4V(O2)时,按①式反应后,剩余O2;然后剩余的O2和NO按②式反应。

①若V(NO):V(O2)=4:3,则最后无气体剩余;

②若V(NO):V(O2)>4:3,则最后剩余NO;

③若V(NO):V(O2)<4:3,则最后剩余O2

调研5 将充有a mLNO和b mLNO2的试管倒立于水槽中,然后再通入a mLO2,试讨论在下列情况下试管内剩余气体的体积(同状况下测定)。

(1)a=b时,剩余气体____ mL; (2)ab时,剩余气体____ mL;(3)ab时,剩余气体____ mL。

【解析】将NO、NO2和O2的混合气体同时通入水中,发生反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3①、4NO2+O2+2H2O===4HNO3②,将①+②得:NO+NO2+O2+H2O===2HNO3③。

⑴当a=b,即V(NO)=V(O2)=V(NO2)时,按③式三者恰好完全反应,无气体剩余;

⑵当ab,即V(NO)=V(O2)<V(NO2)时,按③式反应,剩余V(NO2)=(ba)mL;剩余的NO2再发生反应:3NO2+H2O===2HNO3+NO,最后剩余NO,则V(NO)终剩=1/3V(NO2)=1/3(b-a)mL。

⑶当ab,即V(NO)=V(O2)>V(NO2)时,按③式反应NO和O2过量,剩余V(NO)=V(O2)=(ab) mL;然后剩余的NO和O2再发生反应①,最后剩余O2,则V(O2)终剩=V(O2)-3/4V(NO)=(ab)mL-3/4V(ab)mL=1/4(a-b)mL。

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