高中化学新教材同步必修第二册 微专题二 氮氧化物与氧气和水反应相关计算的三种类型(同步讲义)

这是一份高中化学新教材同步必修第二册 微专题二 氮氧化物与氧气和水反应相关计算的三种类型(同步讲义)，共4页。

一、NO2和O2的混合气体通入水中的计算 由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2可得总反应式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，由此可知： V(NO2)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＝4∶1，恰好完全反应，无气体剩余,＜4∶1，O2过量，剩余气体为O2,＞4∶1，NO2过量，剩余气体为NO)) 1.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，假设烧瓶内溶液不扩散，最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度为(　　) A.eq \f(1,14) mol·L－1 B.eq \f(4,5) mol·L－1 C.eq \f(1,28) mol·L－1 D.eq \f(1,42) mol·L－1 答案　C 解析　设烧瓶的体积为V L，由4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3以及O2和NO2的体积比为1∶4，知NO2的体积为eq \f(4,5)V L，所以最终液体充满整个烧瓶，溶液的体积为V L，NO2的物质的量为eq \f(\f(4,5)V L,22.4 L·mol－1)＝eq \f(1,28)V mol，所以硝酸的物质的量浓度为eq \f(\f(1,28)V mol,V L)＝eq \f(1,28) mol·L－1。 2.一定条件下，将充满二氧化氮和氧气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eq \f(1,8)，则原混合气体中二氧化氮和氧气的体积之比可能是(　　) A.8∶1 B.7∶3 C.7∶2 D.4∶1 答案　B 解析　反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，设原气体体积为8 L，则剩余气体为1 L；若剩余1 L气体为氧气，V(NO2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5)×7))L，V(O2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)×7＋1))L，二者体积比为7∶3。若剩余1 L气体为一氧化氮，上述反应后应剩余3 L 二氧化氮，可得V(NO2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3＋\f(4,5)×5))L，V(O2)＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)×5))L，二者体积比为7∶1。 3.(2018·天津中学期中)将盛有12 mL NO2和O2混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体可能分别是(　　) A.1.2 mL，NO B.2.4 mL，O2 C.3.5 mL，O2 D.4 mL，NO 答案　A 解析　解题依据的化学反应原理为 4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO 设混合气体中O2的体积为x。 剩余的气体有两种可能： (1)若剩O2，则V剩＝x－eq \f(1,4)(12 mL－x)＝2 mL， 解得x＝4 mL。 (2)若剩NO，则V剩＝eq \f(1,3)[(12 mL－x)－4x]＝2 mL， 解得x＝1.2 mL。 二、NO和O2通入水中的计算 由2NO＋O2===2NO2和4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，可得反应总式4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，由此可知： V(NO)∶V(O2)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(＝4∶3，恰好完全反应，无气体剩余,＞4∶3，剩余气体为NO,＜4∶3，剩余气体为O2)) 4.在一大试管中装入10 mL NO倒立于水槽中，然后向其中缓慢通入6 mL O2(气体体积均在相同条件下测定)，下面有关实验最终状态的描述，正确的是(　　) A.试管内气体呈红棕色 B.试管内气体呈无色，是1 mL NO C.试管内气体呈无色，是2 mL O2 D.试管内液面上升 答案　D 解析　根据4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，可知，V(NO)∶V(O2)＞4∶3时，NO有剩余。由题意，V(NO)∶V(O2)＝5∶3可知，NO剩余2 mL，则试管内液面上升。 5.(2019·长沙高一检测)一定条件下，将等体积的NO和O2的混合气体置于试管中，并将试管倒立于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原总体积的(　　) A.eq \f(1,4) B.eq \f(3,4) C.eq \f(1,8) D.eq \f(3,8) 答案　C 解析　由于NO和O2等体积，则一定条件下二者等物质的量，当二者溶于水时，发生反应 4NO　　＋　　3O2＋2H2O===4HNO3 4 mol 3 mol 设初始时NO和O2的物质的量均为4 mol，则4 mol NO反应掉3 mol O2，还剩余1 mol O2，则剩余O2为原气体总体积的eq \f(1,8)。 6.如图所示，当向试管内通入21 mL O2时，最后试管中的液面仍在原来的位置，则原试管中NO体积为(　　) A.6 mL B.12 mL C.16 mL D.18 mL 答案　B 解析　据题意可推知反应后试管内气体为O2，且其体积与原NO体积相同。因发生反应4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，设原试管中NO为x mL，则反应后试管中剩余O2也有x mL，根据反应方程式有4∶3＝x∶(21－x)，解得x＝12。 三、NO、NO2和O2通入水中的计算 (1)可先求出NO2和H2O反应生成的NO的体积，然后按4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算。 (2)也可认为NO与O2先反应生成NO2，NO2再与水反应。若O2过量，则按4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3进行分析计算；若转化后无O2剩余，则按关系式法计算。 (3)有关NO、NO2、O2混合气体与H2O反应后剩余气体的问题，因NO2与H2O反应，NO与O2反应，所以剩余的气体只可能为NO或O2中的一种，绝对不会剩余NO2。 7.盛有NO和NO2混合气体的量筒倒立在盛有水的水槽中，过一段时间后，量筒内的气体体积减小为原来的一半。则原混合气体中NO和NO2的体积比是(　　) A.3∶1 B.1∶3 C.2∶1 D.1∶2 答案　B 解析　根据差量法计算。假设混合气体的体积为1 L，则有 3NO2　＋　H2O　===　2HNO3＋NO　ΔV 3　 2 V(NO2) 0.5 L 解得：V(NO2)＝0.75 L，则V(NO)＝1 L－0.75 L＝0.25 L， V(NO)∶V(NO2)＝1∶3。 8.(2018·山东菏泽期末)有一倒置于水槽且装满水的容器，向其中依次通入一定体积的NO2、NO和O2，充分反应后，若容器中仍充满溶液，则通入的NO2、NO和O2的体积比可能是(　　) A.1∶1∶2 B.4∶3∶2 C.4∶16∶13 D.4∶3∶4 答案　C 解析　反应后容器中仍充满溶液，说明没有气体剩余，根据反应：4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3、4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3进行判断。若NO2为1体积，NO为1体积，则消耗eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)＋\f(3,4)))体积O2，故NO2、NO和O2的体积比为1∶1∶1，A项不符合题意；若NO2为4体积，NO为3体积，则消耗eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(9,4)))体积O2，B项不符合题意；同理可得出C项符合题意，D项不符合题意。 9.将10 mL NO和NO2的混合气体通入装满水倒立在水槽中的量筒内，一段时间后，最后剩余4 mL气体，原混合气体中含NO体积为(　　) A.1 mL B.3 mL C.5 mL D.7 mL 答案　A 解析　若NO2体积为x mL，则NO体积为(10－x)mL，二氧化氮气体与水反应的化学方程式为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，由此可知，eq \f(1,3)x＋(10－x)＝4，解得：x＝9，10－x＝1。