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1、解放思想 开拓思路谈谈NO2和O2混合气体溶于水的计算张生芳 解题过程中，如果我们只以单一的思维方法解决问题、思维定势化，解题方法可能会繁琐不堪，一旦思维受阻更是一筹莫展。相反如果我们在平时的解题训练中能够从多角度、多层次、多方面去考虑问题，把特殊问题一般化，注意掌握多种解题方法，掌握多条解题思路，经常进行灵活多变的一题多解的训练，那么思路拓宽了，解决问题的办法就会更多、更合理、更简化。如NO、NO2和O2混合气体溶于水的计算就有多种方法。 例题：将标准状况下NO2、O2的混合气体100mL通入水中充分溶解，剩余气体在标准状况下测定为20mL，计算原混合气体中NO2、O2的体积比。 解析：方法
2、一、根据化学方程式计算 NO2和O2的混合气体溶于水，发生反应为：3NO2+H2O=2HNO3+NO；生成的NO再与氧气反应2NO+O2=2NO2，生成的二氧化氮再与水反应，由此，不断循环，将方程式叠加得到4NO2+O2+2H2O=4HNO3。 所以剩余气体有两种情况： （1）如果剩余20mL气体是NO，则按3NO2+H2O=2HNO3+NO反应的NO2为60mL，按4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应的气体共40mL，所以其中NO2体积为：，O2体积为：。 （2）如果剩余20mL气体是O2，则按4NO2+O2+2H2O=4HNO3反应的气体共80mL，所以其中NO2体积为：，O2体积为：
3、。 方法二、等效变换计算 因为剩余的气体是NO或O2，所以可以把NO2转化为等量的NO和O2后计算。 设原气体中含NO2 xmL，则相当于NO x mL和O2 （1）如果剩余20mL气体是NO，则按4NO+3O2+2H2O=4HNO3有 得NO2体积x=92mL，O2体积：100mL92mL=8mL。 （2）如果剩余气体20mL是O2，则按4NO+3O2+2H2O=4HNO3有： x mL： 得NO2体积x=64mL，O2体积：100mL64mL=36mL。 方法三、根据原子守恒计算 NO2、O2混合气体和水反应生成HNO3，相当于N2O5和水反应生成HNO3。设原气体中NO2为x mL，则O
4、2=（100x）mL，共有氮原子x mL，氧原子。 （1）如果剩余20mL气体是NO，则混合气体中参加反应的氮原子和氧原子之比为2：5，根据原子守恒得： 得NO2体积x=92mL，O2体积：100mL92mL=8mL。 （2）如果剩余20mL气体是O2，根据原子守恒得 得NO2体积x=64mL，O2体积：100mL64mL=36mL。 方法四、根据电子守恒计算 由化合价变化可知，NO2、O2混合气体和水反应生成HNO3，1mol NO2失去1mol e，1mol O2得到4mol e；NO2变成NO，1mol NO2得到2mol e。 设原气体中NO2为xmL，则O2为（100x）mL （1）
5、如果剩余20mL气体是NO，则得到电子有，失去电子有。根据电子守恒得： 得NO2体积x=92mL，O2体积：100mL92mL=8mL。 （2）如果剩余20mL气体是O2，则得到电子有，失去电子有。根据电子守恒得： 得NO2体积x=64mL，O2体积：100mL64mL=36mL。 下列练习可以帮助我们巩固这几种方法： 1. 将amL NO、bmL NO2、xmL O2的气体混合于同一试管里，将试管倒插入水中，充分反应后试管内气体全部消失，则x对a、b的函数关系式是（ ） A. B. C. D. 2. 1.92g Cu投入到一定量的浓HNO3中，Cu完全溶解，生成气体的颜色越来越浅，共收集到标
6、准状况下672mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水，则通入O2的体积为（ ） A. 504mLB. 336mLC. 224mLD. 168mL 3. 在标准状况下，将O2与NO按体积比3：4混合后充满烧瓶，将烧瓶倒置于水中，假设溶质不扩散，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度约为（单位：molL-1）（ ） A. 0.045B. 0.036C. 0.026D. 0.018 4. 将标准状况下NO2、NO、O2的混合气体充满容器，倒置于水中完全溶解，无气体剩余，若产物也不扩散，则所得溶液的物质的量浓度的数值范围是（ ） A. B. C. D. 无法
7、确定 5. 硝酸工业尾气中氮的氧化物（NO、NO2）是大气污染物，可用基于下述反应的方法治理：2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O。 现有标准状况下aL NO2和bL NO的混合气体（本题不考虑N2O4的存在），恰好可被200mL NaOH溶液完全吸收。 （1）欲保证工业尾气全部被吸收，则a：b的值应控制在_范围内。 （2）NaOH溶液的物质的量浓度是_molL-1（用含a、b的代数式表示）。 （3）试讨论a、b的值与生成的NaNO3和NaNO2的物质的量（设分别为n1、n2）之间的关系（用含a、b的代数式表示）： 当生成的产物全
8、部为NaNO2时，n2与a、b的关系； 当产物中兼有NaNO3和NaNO2时，n1、n2与a、b的关系。 （4）若在标准状况下有NO、NO2的混合物恰好与50mL 2.0molL-1的NaOH溶液反应完全，且生成NaNO2和NaNO3的物质的量的比值为4：1，则在混合气体中NO气体的体积分数为多大？ 参考答案及解析： 1. 解析：方法一，电子守恒：NO、NO2、O2的混合气体和水反应全部生成HNO3，由元素的化合价变化可知1mol NO失去3mol e、1mol NO2失去1mol e、1mol O2得到4mol e，根据电子守恒得： 3a+b=4x，解得 方法二，等效代换原子守恒：NO、NO
9、2、O2的混合气体和水反应全部生成HNO3，相当于N2O5和水反应生成HNO3。混合气体中氮原子和氧原子之比为2：5，根据原子守恒得。 解得： 答案为C项。 2. 解析：Cu和浓HNO3反应，Cu失去电子生成Cu2+，HNO3中+5价的氮得到电子还原生成NO2和NO，NO2、NO和O2、H2O反应时又将电子转移给O2重新生成+5价氮（HNO3）： 相当于： 2CuO2 264g 22400mL 1.92g V(O2) V(O2)=336mL 答案为B项。 3. 解析：O2与NO按体积比3：4混合时迅速发生反应：2NO+O2=2NO2，所以充满烧瓶的气体变为O2与NO2，等效于烧瓶中O2与NO2
10、的体积比为1：4。4L NO2和1L O2反应后相当于生成4L HNO3蒸气，溶解后形成5L溶液，所以溶液的浓度为。 答案为B项。 4. 解析：本题可以根据化学方程式采用“极值法”来解，因溶于水后无气体剩余，若原混合气体中无NO，则发生NO2+O2+2H2O=4HNO3的反应，5mol气体转化为4mol HNO3，；若原混合气体中无NO2，则发生4NO+3O2+2H2O=4HNO3的反应，7mol气体转化为4mol HNO3，由于是混合气体，则所得HNO3： 答案为B项。 5. 解析：（1）NO2能够单独被NaOH溶液吸收，NO2、NO按体积比1：1也能够被NaOH溶液吸收，所以只要将a：b的
11、值控制在大于或等于1：1的范围内就满足题意。 （2）NO2和NO的混合气体被200mL NaOH溶液完全吸收生成的物质是NaNO3和NaNO2，两种物质中n(Na)：n(N)都是1：1，所以，。 （3）当生成的产物全部为NaNO2时，只发生后一个反应，。 当产物中兼有NaNO3和NaNO2时，前一个反应生成NaNO3和NaNO2，后一个反应生成NaNO2，后一个反应消耗NO、NO2各bL，生成NaNO2，前一个反应消耗NO2（a-b）L，生成NaNO3和NaNO2各。 所以，。 （4）根据产物中Na、N元素的关系（物质的量相等），有： NO、NO2和NaOH溶液反应生成NaNO2和NaNO3，NaOH没有参加氧化还原反应，只是氮元素之间发生氧化还原反应，根据电子守恒，NO和NO2组成的混合气体中氮元素的平均化合价和生成NaNO2和NaNO3中氮元素的平均化合价相同，则有： 联立式解得：， 混合气体中NO气体的体积分数为 答案：（1）；（2）；（3），；（4）30%用心 爱心 专心 122号编辑 4
