氮的氧化物溶于水的计算（备课件）高一化学系列（人教版2019必修第二册）

人教版必修第二册网科学【备课无忧】2021-2022学年高一化学同步优质课件网科学第五章化工生产中的重要非金属元素第2节氮及其化合物5.2.2氮的氧化物溶于水的计算学习目标人教版必修第二册掌握氮的氧化物溶于水的计算。深度学习

氮的氧化物溶于水的计算规律互动探究如图所示,在一支50mL的注射器里充入20mLNO,然后吸入5mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器,观察现象。打开弹簧夹,快速吸入10mL空气后夹上弹簧夹,观察现象。振荡注射器,再观察现象。1.在此实验过程中,观察到哪些现象?(1)注射器里充入20mLNO,然后吸入5mL水,振荡后,无明显现象。说明NO不溶于水。(2)打开弹簧夹快速吸入10mL空气后,夹紧弹簧夹,观察到注射器气体由无色逐渐变为红棕色;振荡后,红棕色消失,气体的体积逐渐减小,液面不断上升。2.在上述实验中发生了哪些化学反应?提示:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO。3.将充满NO2、NO的试管分别倒置于水槽中,并通过导管通入少量的氧气。(1)图1试管中观察到的实验现象是什么?图2试管中观察到的实验现象是什么?提示:图1中红棕色气体逐渐变为无色,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水。图2中无色气体先变成红棕色,后逐渐变为无色,试管内液面上升,持续通入适量O2,试管内可充满水。(2)图1中NO2与O2的体积满足怎样的比例,才能使NO2完全转化成HNO3?提示:3NO2+H2O==2HNO3+NO和2NO+O2==2NO2这两个反应是循环发生的,采用方程式加和的方法,加和后方程式右边不剩余任何气体,左边只剩H2O、NO2和O2。整理以下反应3NO2+H2O==2HNO3+NO

①2NO+O2==2NO2 ②由方程式①×2+②得:4NO2+O2+2H2O==4HNO3,即当NO2和O2的体积比为4∶1时可完全溶于水生成硝酸。(3)图2中NO与O2的体积满足怎样的比例,才能使NO完全转化成HNO3?提示:NO和O2同时通入水中时,其反应为2NO+O2==2NO2 ①3NO2+H2O===2HNO3+NO ②由方程式①×3+②×2得4NO+3O2+2H2O==4HNO3,即当NO和O2的体积比为4∶3时可完全溶于水生成硝酸。提炼归纳氮的氧化物溶于水的计算1．反应原理3NO2＋H2O=2HNO3＋NO

①2NO+O2=2NO2②

反应①×2＋②⇒4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3

③反应①×2＋②×3⇒4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3

④2．计算类型②NO2和O2的混合气体溶于水时涉及反应:4NO2+O2+2H2O==4HNO3,其计算如下表:③NO和O2的混合气体溶于水时涉及反应:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,其计算如下表:例1：将VmLNO和NO2的混合气通过水吸收后，得得amL无色气体A，将此无色气体A与等体积O2混合，再通过水充分吸收后，收集到5mL无色气体B。试回答：(1)A气体是_____，B气体是_____；(2)A气体的体积是____。【解析】(1)NO2溶于水生成NO，故A为NO，NO与O2通入水中发生反应4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3，二者等体积时，O2过量，故B为O2；(2)4NO＋3O2＋2H2O=4HNO3

a

mL3a/4mL依题意：a－3a/4＝5，a＝20

NO

O2

20mL【知识拓展】氮的氧化物溶于水的计算的其他方法(1)原子守恒法4NO2+O2和4NO+3O2从组成上均相当于2N2O5的组成,都与N2O5+H2O===2HNO3等效。当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中氮、氧原子个数比进行分析判断。

n(N)∶n(O)(2)电子守恒法NO与O2的混合气体通入水中发生反应:2NO+O2==2NO2、3NO2+H2O==2HNO3+NO,在这当中,存在着NO向NO2转化、NO2向HNO3转化的同时又生成NO的循环反应。但总体来讲,NO→HNO3,N的化合价升高是由于被O2氧化,因此可写出在氧化还原反应中得失电子数必然相等。例2：在一定条件下，将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为______例2：在一定条件下，将m体积NO与n体积O2先后通入倒立在水中且盛满水的容器中，充分反应后，容器内残留体积的气体，该气体与空气接触后变为红棕色，则m与n的比值为______有关氮氧化物溶于水计算的两种方法无论是单一气体(NO2)，还是NO、NO2、O2中的两者或三者的混合气体，反应的实质是3NO2＋H2O==2HNO3＋NO，2NO＋O2==2NO2，故若有气体剩余只能是NO或O2，不可能是NO2。(1)关系式法：①若NO和O2通入水中，总关系式为4NO＋3O2＋2H2O==4HNO3。②若NO2和O2通入水中，总关系式为4NO2＋O2＋2H2O==4HNO3。(2)电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。【规律总结】在一支容积为30mL的试管内充满NO2和O2的混合气体，把试管倒置于水中，充分反应后余5mL，则原混合气体中NO2和O2的体积各是多少？4NO2+O2+2H2O=4HNO3

解：若O2过量，剩余气体为O2V(NO2)=25×4/5=20mLV(O2)=25×1/5+5=10mL若NO2过量，剩余气体为NO3NO2+H2O=2HNO3+NO155V(NO2)=15×4/5+15=27mLV(O2)=15×1/5=3mL试管中气体(标况)倒立在水槽中探究类别气体上升高度C(B)(mol/L)Ⅰ①一满试管HCl②试管中HCl、空气各一半Ⅱ③一满试管NO2Ⅲ④一满试管NO2、O2(4:1)混合气体充满1/22/31/22.41/22.41/22.445×122.4充满V(aq)CB=nBV=V/22.4=mol/L122.4形成溶液的体积=所消耗的气体体积计算的关键:拓展延伸1.将一支充有12mLNO2气体的试管倒置于水槽中，充分反应。(1)下列图示正确的是_____(填字母)。C(2)若水不能充满试管，需再向试管中缓缓充入O2，现象为_________________________________，最终充入__mL氧气，才能使水全部充满。无色气体变为红棕色，液面逐渐上升32.下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是①N2→NO2

②NO2→NO

③NO2