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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