化学知识点测试氮氧化物溶解于水的相关计算.docx

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化学知识点测试氮氧化物溶解于水的相关计算

氮氧化物溶解于水的相关计算

学校:

___________姓名：

___________班级：

___________考号：

___________

一、单选题

1．如图所示，试管中盛装的是红棕色气体，当倒扣在盛有水的水槽中时，试管内水面上升，但不能充满试管，当向试管内鼓入氧气后，可以观察到试管中水柱继续上升，经过多次重复后，试管被水充满，原来试管中盛装的气体是（）

A．肯定是NO2气体

B．肯定是O2与NO2的混和气体

C．肯定是NO气体

D．可能是NO与NO2的混和气体

2．一定条件下，将等体积的NO2和O2的混合气体置于试管并将该试管倒置于水槽中至液面不再上升时，剩余气体的体积约为原体积的（）

A．1/4B．3/4C．1/8D．3/8

3．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．0.045mol·L－1B．0.036mol·L－1

C．0.033mol·L－1D．0.018mol·L－1

4．用向上排空气法收集一试管的氯气，经测定其密度为相同条件下氢气密度的26.5倍。

将该试管倒立在水槽中，当日光照射相当长一段时间后，试管中最后剩余的气体体积约占试管容积的（）

A．

B．

C．

D．

5．如图所示，常温常压下，向盛有3.0mLNO的试管中缓缓通入1.5mLO2。

最终试管中剩余的气体成分和体积为（）

A．NO，1mLB．O2，0.5mL

C．NO2，1mLD．无法确定

6．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体4.48L（气体体积均在标准状况下测定，下同），这些气体与一定体积氧气混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，消耗NaOH溶液的体积是60mL。

下列说法不正确的是（）

A．参加反应的硝酸是0.5molB．消耗氧气的体积是1.68L

C．混合气体中含NO23.36LD．此反应过程中转移的电子为0.6mol

7．常温常压下，a、b、c三支相同的试管中，分别装入以等物质的量混合的两种气体，a试管内是NO2与O2，b试管内为Cl2和SO2，c试管内是NH3与N2，将三支试管同时倒立于水中，最终各试管中水面上升高度顺序应为（）

A．a＝b＞cB．b＞a＞cC．c＞b＞aD．b＞c＞a

二、计算题

8．在容积为10mL的试管中充满NO2和O2混合气体，将试管倒立于水中，充分反应后试管中剩余气体为1mL，求原混合气体中NO2和O2的体积各为多少mL？

9．将128g铜置于一定量的浓硝酸中并微热。

当铜片完全消失时，共收集到NO2和NO的混合气体44.8L（标准状况）。

（1）写出上述过程中有关反应的离子方程式：

________________、____________________。

（2）完成该反应至少需要量取10mol·L－1的浓硝酸________mL。

（3）混合气体中NO2的体积为______________L，NO的体积________L（均为标准状况下）。

三、综合题

10．亚硝酸钠在食品工业常用作肉类的发色剂，有一定的的氧化性，亚硝酸钠暴露于空气中会与氧气反应生成硝酸钠，一种模拟工业用纯碱溶液吸收氮氧化物制备NaNO2的实验装置如下：

已知：

NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

回答下列问题：

（1）若当反应时NO与NO2的物质的量之比为1：

1时，A中发生反应的化学方程式为________________________________________。

（2）装置B的作用是____________________；装置C中通入O2的目的是_______________。

（3）反应后A中溶液经蒸发浓缩、结晶及干燥得到产品。

甲同学取少量的产品溶于水并用稀盐酸酸化，用湿润的KI淀粉试纸检验，试纸变蓝，得出产品为NaNO2。

乙同学认为结论不可靠，其理由是____________________________。

（4）现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。

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=________。

参考答案

1．D

【解析】

试题分析：

根据反应现象，可判断气体中一定含有NO2气体。

因为NO2和水反应生成NO气体和H2O，气体的量减少，所以试管内水面上升，但不能充满试管；当通入氧气时NO和O2反应生成NO2，NO2又和水反应生成NO气体和H2O，反复充入氧气，气体减少至消失，所以一定含有NO2，也可能含有NO，所以选D。

考点：

考查氮的氧化物之间的转化关系和实验分析能力

点评：

熟记氮元素及其化合物之间的转化关系，才能在此类基础知识考查中游刃有余。

2．D

【解析】

【详解】

根据4NO2+O2+2H2O

4HNO3可知O2过量。

设NO2和O2的体积各1L，则1LNO2消耗O21/4L，剩余O23/4L，所以剩余气体的体积约为原体积的3/4×1/2=3/8。

故选D。

3．A

【解析】

【分析】

二氧化氮和水反应方程式为3NO2+2H2O=2HNO3+NO，根据方程式知，反应过程中生成NO体积是二氧化氮体积的

，所以溶液体积是二氧化氮体积的

，生成硝酸的物质的量是二氧化氮物质的量的

，据此计算溶液物质的量浓度。

【详解】

设二氧化氮体积为VL,则n（NO2）=

，n（HNO3）=

×

mol，溶液体积为

VL，则c（HNO3）=

mol=0.045mol/L，A项正确；

答案选A。

4．A

【解析】

【详解】

经测定其密度为相同条件下氢气密度的26.5倍，则平均相对分子质量为26.5×2=53，空气的平均相对分子质量为29，设氯气体积分数为x，则71x+29（1-x）=53，解得x=

，即氯气占

；空气占

。

由发生反应Cl2+H2O⇌HCl+HClO，2HClO

2HCl+O2，可得关系式2Cl2～～～2HClO～～～O2，假定试管内氯气的体积为V，则：

2Cl2～～～2HClO～～～O2

21

Vv（O2）

所以v（O2）=

V=

=

，故最后剩余的气体体积约占试管容积的

。

答案选A。

5．A

【解析】

【详解】

根据4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3可知，1.5mL氧气可以消耗NO的体积为

×1.5mL=2mL ，所以反应后NO过量3mL-2mL=1mL；

答案选A。

6．D

【解析】

【分析】

标况下4.48LNO2、NO混合气体的物质的量为：

n=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol，60mL5mol/L的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的物质的量为：

n（NaOH）=5mol/L×0.06L=0.3mol。

A.铜离子恰好沉淀时，反应后的溶质为硝酸钠，根据钠离子守恒可知硝酸钠中硝酸根离子的物质的量为0.02mol，再根据氮原子守恒可得硝酸的物质的量；

B.生成氢氧化铜的物质的量为：

0.3mol×

=0.15mol，反应消耗的铜的物质的量为0.15mol，0.15mol铜完全反应失去0.3mol电子，根据电子守恒，氧气得到的电子与铜失去的电子一定相等，根据电子守恒计算出消耗氧气物质的量，再计算出其体积；

C.设NO的物质的量为x、二氧化氮的物质的量为y，分别根据总体积、电子守恒列式计算；

D.根据B的分析可知反应转移的电子的物质的量。

【详解】

标况下4.48LNO2、NO混合气体的物质的量为：

n=4.48L÷22.4L/mol=0.2mol；60mL5mol/L的氢氧化钠溶液中氢氧化钠的物质的量为：

n（NaOH）=5mol/L×0.06L=0.3mol。

A.铜离子恰好沉淀时，反应后的溶质为硝酸钠，根据钠离子守恒可知硝酸钠中硝酸根离子的物质的量为0.3mol，根据氮原子守恒可得硝酸的物质的量为：

0.3mol+0.2mol=0.5mol，A正确；

B.生成氢氧化铜的物质的量为：

0.3mol×

=0.15mol，反应消耗的铜的物质的量为0.15mol，0.15mol铜完全反应失去0.3mol电子，根据电子守恒，O2得到的电子与铜失去的电子一定相等，则消耗氧气的物质的量为：

n（O2）=0.3mol÷4=0.075mol，消耗标况下氧气的体积为：

V（O2）=22.4L/mol×0.075mol=1.68L，B正确；

C.设NO的物质的量为x、二氧化氮的物质的量为y，则x+y=0.2，根据电子守恒可得：

3x+y=0.3，解得：

x=0.05mol、y=0.15mol，所以混合气体中二氧化氮的体积为3.36L，C正确；

D.根据B的分析可知，反应转移的电子为0.3mol，D错误；

故合理选项是D。

【点睛】

本题考查了有关氧化还原反应的计算的知识，明确铜过量及发生反应原理为解答关键，转移电子守恒、质量守恒在化学计算中的应用方法，该题侧重考查学生的分析、理解能力。

7．B

【解析】

【分析】

首先写出有关反应的化学方程式，根据方程式计算，剩余气体越少，试管中水面上升的高度越大。

【详解】

设试管的体积为VL，则：

a．等体积的NO2与O2，发生反应：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3，最后剩余O2，体积为（0.5V－1/4×0.5V）=3V/8；

b．等体积的Cl2和SO2，发生反应：

Cl2+SO2+2H2O=2HCl+H2SO4，气体完全反应，没有气体剩余；

c．等体积的NH3与N2，氨气极易溶于水，氮气不溶于水，剩余气体为氮气，体积为0.5V；

剩余气体越少，试管中水面上升的高度越大，最终各试管中水面上升高度顺序应为b＞a＞c。

答案选B。

8．①V（NO2）=7.2mL、V（O2）=2.8mL；②V（NO2）=8.6mL、V（O2）=1.4mL

【解析】

【分析】

先判断过量的气体的成分，若为氧气，然后根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算，求出参加此反应的NO2和O2，最后相加得到原来的氧气；若为NO，先根据3NO2+H2O=2HNO3+NO求出过量的NO2，然后根据4NO2+O2+2H2O=4HNO3求出参加此反应的NO2和O2，最后相加得到原来的NO2。

【详解】

NO2和O2混合气体的试管倒立于水中，发生的总反应：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3，最后剩余气体可能为氧气，也可能是NO气体，分两种情况讨论：

①若剩余气体为氧气，设参加4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应消耗的氧气体积为x，则消耗的NO2的体积为4x，即：

5x=10mL-1mL=9mL，解得x=1.8mL，原混合气中V（O2）=2.8mL，V（NO2）=7.2mL；

②若剩余气体为NO气体，则由3NO2+H2O=2HNO3+NO，说明过量的NO2为3mL，反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3消耗的气体总体积为7mL，设反应消耗的氧气的体积为y，则消耗的NO2的体积为4y，则有5y=7mL，y=1.4mL，则原混合气中V（O2）=1.4mL，V（NO2）=8.6mL；

答：

原混合气体中NO2和O2的体积为分别为①V（NO2）=7.2mL、V（O2）=2.8mL；②V（NO2）=8.6mL、V（O2）=1.4mL。

9．Cu＋4H＋＋2NO3—===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8H＋＋2NO3—===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O60022.422.4

【解析】

【分析】

（1）发生反应为：

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O，3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O；

（2）反应中被还原的HNO3生成NO、NO2混合气体，未被还原的硝酸生成Cu（NO3）2，由氮原子守恒可知，n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO、NO2），再根据V=

计算；

（3）设混合气体中NO2、NO的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积列方程计算，再根据V=nVm计算各自的体积。

【详解】

（1）Cu分别溶于浓硝酸、稀硝酸发生的反应方程式为：

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O，则对应的离子反应方程式为Cu＋4H＋＋2NO3—===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O、3Cu＋8H＋＋2NO3—===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O；

（2）反应中被还原的HNO3生成NO、NO2混合气体，混合气体的物质的量=

=2mol，未被还原的硝酸生成Cu（NO3）2，铜的物质的量=

=2mol，由氮原子守恒可知，n（HNO3）=2n[Cu（NO3）2]+n（NO、NO2）=2mol×2+2mol=6mol，故需要硝酸的体积=

=0.6L=600mL；

（3）设混合气体中NO2、NO的物质的量分别为xmol、ymol，根据电子转移守恒及二者体积，可得：

x+3y=2×2、x+y＝2，解得x=1、y=1；故二氧化氮的体积=1mol×22.4L/mol=22.4L，NO的体积=1mol×22.4L/mol=22.4L。

10．NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2安全瓶（防止倒吸）将NO氧化，确保被完全吸收产品中若含NaNO3，在酸性条件下NO3-也可将I-氧化为I2

3∶2

【解析】

【分析】

（1）Na2CO3水解产生NaOH，使溶液显碱性，结合信息①方程式NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，可得该步反应方程式；

（2）在C中NOx与NaOH反应会导致容器中气体压强减小，引起倒吸现象，装置B可以缓冲，防止倒吸现象的发生；向装置C中通入O2，可以使NO完全氧化，防止尾气造成大气污染；

（3）在酸性条件下，H+、NO3-起硝酸作用，表现强氧化性；

（4）①根据气体和氢氧化钠的关系式计算；

②根据二氧化氮、一氧化氮和氢氧化钠反应的方程式中各个物理量之间的关系式计算。

【详解】

（1）Na2CO3是强碱弱酸盐，水解产生NaOH，使溶液显碱性，结合信息①方程式可得若当反应时NO与NO2的物质的量之比为1：

1时，A中发生反应的化学方程式为NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2；

（2）在装置A中用纯碱溶液吸收NO、NO2的混合气体制取NaNO2，由于氮氧化合物会造成大气污染，形成酸雨、光化学烟雾，因此可利用NaOH溶液进行尾气吸收，为防止在用NaOH溶液吸收时，由于气体溶解导致导气管中气体压强过小而引起倒吸现象的发生，可以安装一个安全瓶，因此装置B的作用是安全瓶，防止液体倒吸进入反应装置A中；

根据题目已知的反应方程式可知：

若n（NO2）：

n（NO）≥1:

1时，气体可以完全被吸收，若NO的物质的量比NO2多，会有NO逸出，若再向装置C中通入O2，就可以将NO氧化为NO2，而被NaOH溶液充分吸收。

即装置C中通入O2的目的是将NO氧化，确保被完全吸收；

（3）A中反应后的溶液中含有NaNO2、NaNO3，甲同学取少量的产品溶于水并用稀盐酸酸化，用湿润的KI淀粉试纸检验，试纸变蓝，就得出结论说产品为NaNO2这个结论不可靠，原因是H+、NO3-起HNO3的作用，具有强的氧化性，也可以将KI氧化为I2，而使淀粉试纸变为蓝色；

（4）①用VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。

反应后产生NaNO2、NaNO3，根据物质组成，结合元素守恒，可知n（NaOH）=n（NaNO2）+n（NaNO3）=n（NO2）+n（NO）=（m+n）mol，根据物质的量浓度定义可得c（NaOH）=

=

mol/L；所以若气体完全被吸收，溶液中含有的NaOH的浓度最小为

mol/L；

②设原混合气体中NO2和NO的物质的量n和m，

NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，

112

mmolmmol2mmol

2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，

211

（n-m）mol

所得溶液中c（NO3-）：

c（NO2-）=

：

[2m+

]mol=1：

9，解得n：

m=3：

2。

【点睛】

本题考查氮氧化合物的用途、反应原理、操作方法、及元素守恒法在化学方程式计算的应用的知识，根据物质的性质，利用方程式中各物理量之间的关系式进行分析解答即可。