氮的氧化物溶于水计算的内涵和外延

氮的氧化物溶于水计算的内涵和外延N2OHONO^^NON2OHONO^^NO^2^S02 CuN2O4HNON2ON2O氮的氧化物溶于水后有关计算是《氮族元素》一个重要的知识点。其内涵是：1、 NO2或N2(非O2)的混和气体溶于水可依据：3NO2+H2O=2HNO3+NO利用体积差量进行计算。2、 NO和O的混和气体溶于水时，根据4NO+0+2H0=4HN0可知:①V(NO厂V(0)=4:2 2 2 2 2 3 2 21,恰好完全反应,无气体剩余；②当V(NO2)：V(O2)>4:1,N02过量,剩余气体为N0(根据3N02+H20=2HN03+N0可算);③当V(N02):V(02)<4:1,02过量,剩余气体为02.2 2 3 2 2 2 23、 N0和02同时通入水中，其反应的总式是：4N0+302+2H20=4HN03。①当V(N0):V(02)=4:3时,恰好完全反应，无气体剩余；②当V(NO):V(O2)>4:3时，剩余NO；③当V(NO):V(02)<4:3时，剩余02。4、 N02、NO、02三种气体混和通入水中，可先1方法求出N02和H20反应生成NO的体积,再加上原混和气体中的NO的体积即为NO的总体积，再按3方法进行计算。或者按总反应式N02+N0+02+H20=2HN03分析求解。总之，无论是4NO2+O2；4NO+3O2；还是NO2+NO+O2，从组成上说均是2个或1个NQ,与H20的作用，所以它们都等效于这个反应：N2O5+H2O=2HNO3。于是上述四个问题的解决就可以归纳到混合气体中N、0原子(或物质的量)比值来分析判断。①n(N):n(0)=2:5时，无气体剩余；②当n(N)：n(O)>2:5时，剩余NO；③当n(N)：n(O)v2:5时，剩余NO。2［例1］将amlNO、bmlN02和xml02混和于同一试管，将试管口倒插入水中，充分反应后试管内气体可全部消失，则x和a、b应满足何种关系式？分析：当且仅当n(N):n(O)=2:5时，恰好完全反应，试管内无气体。即：a+b2 3a+b= x=—a+2b+2x5 4下面例析氮的氧化物溶于水计算题的四个方面的外延。1、改头换面型(用C02和Na2O2代替02)［例2］用两份C02和NO混合气体进行以下实验并记录了有关数据如表1。表1实验混和气体/ml通过足量Na0后气体体积水洗后气体体积/ml1126221472根据以上数据，计算第一份和第二份混和气体的组成。分析：题中发生的反应是：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2①2NO+O=2NO②223N0+H0=2HN0+N0③2 2 3把①②式相加得到总反应式：CO2+NO+Na2O2=Na2CO3+NO2第一份试样经过两步反应后留下 2ml气体有两种可能：①假设是剩余2mlO2，则参加44N0+O+2HO=4HNO反应的NO和0共4ml，其中NO占一X4=3.2m1,贝I」V(NO)百22232225原=3.2m1,V(C02)=8.8m1；②若是剩余2m1N0,则由3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，生成的NO为6ml,根据CO+NO+Na0=NaCO+N0可知原V(NO)=6m1,那么V(CO)=6m1。2 2 2 2 2 3 2 2同理可得第二份试样V(NO)=4m1,V(CO2)=10m1或V(NO)=6.8m1,V(CO2)=7.2m1。2、盐类分解型(硝酸盐分解作为NO2来源)［例3］取一定量 加热使之完全分解，用排水集气法集得气体A,向加热后的残渣中加入足量的浓硝酸，使之完全反应，生成的气体用排水法收集得气体B,并将A、B两气体均匀混和，求lmol混和气体的质量。析：设AgNO3为lmol,据题意2AgNO3=2Ag+2NO2+O2lll0.54NO+O+2HO=4HNO所以气体A为O,O的物质的量为：0.5-0.25=0.25mol2 2 2 3 2 2Ag+2HNO3=AgNO3+NO2+H2Oll3NO2+H2O=2HNO3+NO故气体B为NO,NO的物质的量为1/3mol。A和B混和，2NO+O2=2NO2，O2过量，则剩余气体是由NO?和过量O2组成，过量的O=1/4-1/6=1/12mol。2M=(—X46+—X32)/(—+—)=43.2g即lmol该混和气体的质量为43.2g。3 12 3122、硝酸溶解型(硝酸与金属反应作为NO、NO2来源)［例4］铜与某一浓度的硝酸反应放出的混和气体100ml(忽略水蒸气)，该混和气体的密度是相同状况下H2密度的26.7倍。将此气体在密闭条件下用水充分吸收后，体积还有70ml(标准状况下)，求：①混和气体各组分的体积。②放出这些气体，被还原的硝酸的质量。析：混和气体平均相对分子质量为26.7X2=53.4，而NO、NO2的相对分子质量均小于53.4。所以混和气体不可能为NO或NO2或NO、NO2的混和气体，应考虑2NO2=N2O4。可能的组合为①NO、NO②NO、NO③NO、NO、NOTOC\o"1-5"\h\z2 4 2 2 4 2 2 4x 100_x第一种组合，设NO为xml,NO为(100-x)ml,则有——X30+ X92=53.4,x=86.1ml\o"CurrentDocument"24 l00 l00100-x=13.9ml3NO+2HO=4HNO+2NO2 4 2 313.9 -X13.932V(NO)=86.1+X13.9工70，舍去。3x 100_x第二种组合，设NO为xml,NO为(100-x)ml,则有——X46+ X92=53.4224100100x=84ml， 100-x=16ml3NO+HO=2HNO+NOTOC\o"1-5"\h\z2 2 384 1X8433NO+2HO=4HNO+2NO2 4 2 3

16-X161631V(NO)=—X84+X16工70，舍去。33第三种组合：含NO2为xml,N2O4为yml，则NO为(100-x-y)ml。3NO+HO=-HNO+NO--3xx33NO+-HO=4HNO+-NOTOC\o"1-5"\h\z-4 - 3-y y3方程式—+—y+(100-x-y)=70J3 3［亠X46+丄X92+100-x-yX30=53.4.100100100解之得 x=30ml,y=30ml则NO为40ml，故V(NO2)=V(N2O4)=30ml,V(NO)=40ml⑵从方程式可以看出被还原的HNO/勺关系式HNO3-NO2,HNO3-NO,2HNO3-N2O4,则被还40 30 30原的HNO为 + + X2=0.0058mol,质量m=0.0058X63=0.37g\o"CurrentDocument"32240022400 224004、综合运用型(复合反应作为O2或NO、NO2的来源)［例5］有两份NO2和NO的混和气体，先通过足量的饱和NaHCO3溶液，然后通过浓硫酸，再通过足量Na2O2后,实验数据见下表2(标况下测定)表2实验混和气体体积/ml通过足量NaO后气体体积/ml1份752份73.5⑴试通过计算求出这两份混和气体中NO2和NO的体积比。⑵若将上述第二份最终通过Na2O2后的混和气体，再用足量的水洗，最后剩余1ml气体，则第二份原混和气体中NO2和NO各为多少亳升？析：混和气体通过足量饱和NaHCO3溶液时，发生反应：3NO+HO=2HNO+NOTOC\o"1-5"\h\z2 2 3NaHCO3+HNO3=NaNO3+CO2f+H2O整理合并得总的化学反应方程式为：3NO+2NaHCO=2NaNO+2COf+NOf+HO2 3 3 2 2通过足量Na2O2层时，发生反应（H2O已被浓硫酸除去）：2CO+2NaO=2NaCO+O2 2 2 2 3 22NO+O=2NO22整理并合并得总的化学反应方程式为：CO2+NO+Na2O2=Na2CO3+NO2由图解思路可知：NO2NO、O22NO、NO2NO据化学方程式：3NO2+2NaHCO3=2NaNO3+2CO2f+N0f+屯0可知体积不变；由CO+NO+NaO=NaCO+NO2 2 2 2 3 2知体积减半。若CO2有剩余时由2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2知体积减半。由上知：①当V(C02)/V(N0)21：1时，体积减半，应为此题第二份情况。②当V(CO2)/V(NO)<1:1时，体积减少量应小于一半，应为本题中第一份情况。当V(CO2)/V(NO)三1：1时，剩余气体有两种可能，即no2或no2与02。设CO.的量为ami,据题意有V(NO)、Wami,则原V(NO.)=3a/2m1,它产生的NO为2总2a/2m1,所以原混和气体中的V(NO)Wa/2m1,因此，原混和气体中V(NO2)/V(NO)三3：1。当V(CO2)/V(NO)<1：1时，原气体中V(NO2)/V(NO)<3：1，分析得出剩余气体2总2含NO2和NO,仍设CO2的量为ami,由原NO2=3a/2m1,它产生NO仍为a/2mi，据题意有:7-3a/2+a/2=5，解出a=2m1,所以原混和气体中V(NO2)/V(NO)=[3/2X2]/[7-3/2X2]=3:4。据上面分析，在第二份最终的3.5ml混和气体中可能含NO2或NO2、O2。若只含NO2,它溶于水后得3.5/3工1,这不可能；若含NO2和O2，则有两种可能(I)剩余1ml气体为O2；(II)剩余1ml气体为NO。设剩1ml气体为O2，3.5ml气体中含NO2：(3.5-1)X4/5=2m1,O2为1.5ml，由CO+NO+NaO=NaCO+NO2 2 2 2 3 22CO+2NaO=2NaCO+O2 2 2 2 3 2知CO2的总量为5ml,原混和气体中V(NO2)=3/2X5>7,不合理，应舍去。设剩1ml气体为NO,3