高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 重難點7 氮的氧化物溶于水的計算(含解析)新人教版必修11
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高中化學(xué) 第四章 非金屬及其化合物 重難點7 氮的氧化物溶于水的計算(含解析)新人教版必修11
重難點7 氮的氧化物溶于水的計算
1.反應(yīng)原理
3NO2+H2O=2HNO3+NO ①
2NO+O2=2NO2 ②
反應(yīng)①2+②?4NO2+O2+2H2O=4HNO3 ③
反應(yīng)①2+②3?4NO+3O2+2H2O=4HNO3 ④
2.計算類型
(1)NO2(或NO2與N2的混合氣體)溶于水(反應(yīng)①): 利用氣體體積差法進行計算。
(2)NO2與O2的混合氣體溶于水(反應(yīng)③):
設(shè)V(NO2)∶V(O2)=x
x<4∶1.
x=4∶1
x>4∶1
反應(yīng)情況
O2過量并剩余
恰好完全反應(yīng)
NO2過量,剩余NO
(3)NO與O2的混合氣體溶于水(反應(yīng)④):
設(shè)V(NO)∶V(O2)=y(tǒng)
y<4∶3
y=4∶3
y>4∶3
反應(yīng)情況
O2過量并剩余
恰好完全反應(yīng)
NO過量并剩余
★★★
【重難點考向一】二氧化氮與水反應(yīng)的實驗探究
【例1】如圖所示,試管中盛裝的是紅棕色氣體(可能是混合物),當?shù)箍墼谑⒂兴乃壑袝r,試管內(nèi)水面上升,但不能充滿試管,當向試管內(nèi)鼓入氧氣后,可以觀察到試管中水柱繼續(xù)上升,經(jīng)過多次重復(fù)后,試管內(nèi)完全被水充滿,原來試管中盛裝的不可能是( )
A.N2與NO2的混和氣體 B.O2與NO2的混和氣體
C.NO與NO2的混和氣體 D.NO2一種氣體
【答案】A
【重難點考向二】二氧化氮與水反應(yīng)的有關(guān)計算
【例2】將10 mL充滿NO2和O2的混合氣體的試管,倒置在水槽中,反應(yīng)停止后試管內(nèi)剩余2 mL的無色氣體,求原混合氣體中NO2和O2各多少毫升?
【答案】若剩余的氣體是NO,則NO2和O2的體積分別為9.2 mL和0.8 mL;若剩余的氣體是O2,則NO2和O2的體積分別為6.4 mL和3.6 mL。
【解析】剩余2 mL氣體可能是NO或O2,分兩種情況討論:
(1)剩余的是NO,可以看成先發(fā)生了反應(yīng):4NO2+O2+2H2O=4HNO3,剩余的NO2又與水作用,最終有2 mL NO產(chǎn)生。由反應(yīng)3NO2+H2O=2HNO3+NO得,剩余的NO2體積為2 mL3=6 mL。則原有O2體積為(10 mL-6 mL)1/5=0.8 mL,NO2體積為10 mL-0.8 mL=9.2 mL。
(2)剩余的是O2,則有10 mL-2 mL=8 mL NO2和O2的混合氣體按反應(yīng)4NO2+O2+2H2O===4HNO3進行。所以NO2的體積為8 mL4/5=6.4 mL,O2體積為10 mL-6.4 mL=3.6 mL。
【名師點睛】
(1)NOx和O2的混合氣體溶于水,剩余氣體可能為O2,也可能為NO。
(2)可以利用電子守恒法解答NOx和O2混合氣體溶于水的有關(guān)問題
1.如圖所示,集氣瓶內(nèi)充滿某氣體,置于明亮處,將滴管內(nèi)的水擠入集氣瓶后,燒杯中的水會進入集氣瓶,則集氣瓶內(nèi)的氣體可能是( )
①NH3 ②N2、H2 ③NO2、O2 ④SO2 ⑤CH4、Cl2.
A.①②③④⑤ B.①②④ C.①③④⑤ D.②③④
【答案】C
2.同溫同壓下,在3支相同體積的試管中分別充有等體積混合的2種氣體,它們是①NO和NO2,②NO2和O2,③NH3和H2.現(xiàn)將3支試管均倒置于水槽中,充分反應(yīng)后,試管中剩余氣體的體積分別為V1、V2、V3,則下列關(guān)系正確的是( )
A.V1>V2>V3 B.V1>V3>V2 C.V2>V3>V1 D.V3>V1>V2
【答案】B
【解析】設(shè)每種氣體各占1/2L,①組合發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O=2HNO3+NO,剩余氣體的體積為:1/2+1/6=4/6=2/3L;②組合發(fā)生反應(yīng):4NO2+O2+2H2O=4HNO3,剩余氣體的體積為1/2?1/8=3/8L;③組合NH3全部溶于水,剩余H2為1/2L,故答案:V1>V3>V2,故選B。
3.將24ml的NO2、NO混合氣體和12ml的O2通入倒立在水槽中盛有水的量筒內(nèi),充分反應(yīng)后,量筒里液面上升,最終剩余3ml氣體,則原混合氣體中NO的體積為( )
①16ml ②16.5ml ③7.5ml ④6ml ⑤18ml ⑥12ml
A.①② B.⑤⑥ C.③④ D.②④
【答案】D
【解析】3NO2+H2O═2HNO3+NO①,2NO+O2=2NO2②,兩種反應(yīng)不斷交替進行,所以綜合為①2+②得:4NO2+O2+2H2O=4HNO3,①2+②3得:
4NO+3O2+2H2O=4HNO3,將24ml的NO2、NO混合氣體和12ml的O2通入倒立在水槽中盛有水的量筒內(nèi),充分反應(yīng)后,量筒里液面上升,最終剩余3ml氣體,設(shè)24ml的NO2、NO混合氣體中兩種氣體的體積分別為X、Y;
當剩余3ml氣體為氧氣時:依據(jù)4NO2+O2+2H2O=4HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,分別需要氧氣為:
X/4、3Y/4,則:X+Y=24 X/4+3Y/4=12-3 解得:X=18 Y=6
當剩余3ml氣體為一氧化氮時:依據(jù)4NO2+O2+2H2O=4HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,分別需要氧氣為:X/4、3(Y-3)/4,則:X+Y=24 X/4+3(Y-3)/4=12 解得:X=7.5 Y=16.5,則原混合氣體中NO的體積為6ml或16.5ml,故選D。.
4.有一充有20mLNO和NO2混合氣體的試管,倒置于盛有水的水槽中,充分反應(yīng)后,仍有12mL無色氣體,則原混合氣體中NO和NO2體積比為______________。
【答案】2:3