例析NO2、NO、O2混合气体溶于水的计算

郭云涛

NO2、 NO、 O2这三种气体进行混合，再溶入H2O进行运算，在整个高中化学学习中十分普遍.

把一氧化氮、二氧化氮及氧气这三种气体进行混合产生化学变化生成硝酸，运算方式的标准是考虑氮和氧之间的关联.因为硝酸的酸酐是 N2O5， 因此，N与O的比例关系是2∶5.

针对这一问题的5种类型进行举例分析，供广大教学工作者参考.

一、NO、NO2、O2混合溶于水型

例1将12 mL的氧气同比它多一倍的一氧化氮和二氧化氮混合气体，同时倾倒进一个注满H2O的量具里，发生化学变化后，量具里会留下3 mL的气态物质.提出问题：之前的三种混合气体里，一氧化氮和二氧化氮的比例是多少？

解析因为一氧化氮不溶于水，因此将NO倒入水中，并不会和水发生化学反应，而二氧化氮却可以溶于水，倒入水中，经过变化会形成新的NO，所以说余下的3 mL气态物质可能是一氧化氮，也可能是氧.当O2 充足时， 剩余的3 mL气体为O2 ； 当O2不足时， 剩余的3 mL气体为NO.

（1） 若剩下的3 mL 气体为O2，设混合气体中NO为x mL，则NO2为（24-x）mL，经过化学变化形成硝酸的氧为（12-3）mL，

求在硝酸中氮和氧两者的关联：

N∶O=[x+（ 24-x）]∶[x+（ 24-x）×2+9×2]=2∶5解得 x=6 mL， 所以 24-x=18 mL.

（2）假如说余下的气体是一氧化氮，那么

氧气同水全部发生了化学变化，设混合气体中NO为x mL，NO2为（24-x）mL， 实际转变为HNO3的NO为（x-3）mL， 参加反应转变为HNO3的N、 O关系：

N∶O=[（x-3）+（24-x）]∶[（x-3）+（24-x）×2+12×2]=2∶5

解得=16.5 mL， 24-=7.5 mL.

所以，当O2剩余时，原混合气

体中NO为6 mL，NO2为18 mL；当

O2不足时，原混合气体中NO为16.5 mL，NO2为7.5 mL.

二、NO2和 O2混合溶于水型

例2将少量的氧气同30 mL的二氧化氮混合装入试管，并倒置在水容器里，经过化学变化结果会余下5 mL气态物质，提问：

混合的气体里氧气有多少毫升？

解析根据所产生的一系列变化进行思考，所余下的气态物质，会有两种状况：一是余下的全部都是氧气，二是剩下 5 mL NO. 所以要分别进行讨论.

（1） 若余下的是5 mL O2， 设原有 O2 x mL， 则参与生成HNO3的O2为（x-5）mL， 参与生成HNO3的N、O关系：N∶O=30∶[30×2+（x-5）×2]=2∶5，解得x=12.5 mL.

（2）若余下的是一氧化氮，假设之前参加反应的气体中的氧气的体积有x进行了化学反应，并最终形成了硝酸，而形成硝酸中的物质里氮和氧两者的关联：N∶O=（30-5）∶（ 30×2+2X-5）=2∶5

，解得X=3.75 mL所以，原混合气体中O2的体积为12.5 mL或3.75 mL.

三、NO2溶于水型

例3把体积为10 mL的二氧化氮全部倒进H2O容器里，经过化学变化后，提问：量具剩余的是什么气体？其体积是多少？

解析根据反应的方程式“3NO2+H2O2HNO3+NO ”得到，将二氧化氮放入水中后经过变化得到了一氧化氮和硝酸，得出结论，量具里所剩下的气态物质可能是一氧化氮；因为不知道一氧化氮的体积，用x进行表示，进行化学变化所得到的硝酸中氮和氧的关联：

N∶O=（10-x）∶（10×2-x）=2∶5，解得x=10/3 mL所以量筒里留下的气体为NO，体积为10/3 mL.

四、NO和NO2混合溶于水型

例4将8 mL未知体积的二氧化氮同一氧化氮混合后，倾倒进装满H2O的量具里，反应后发现量具里存留了4 mL气态物质，提问：之前倒入水中的气体里，一氧化氮和二氧化氮为多少毫升？

解析设8 mL混合气体里NO2为x mL，则NO为（ 8-x）mL， 根据题意：

量具中留下4 mL气体，其是原混合气体中NO与NO2水所反应生成的NO之和，

由此可看成有4 mL NO未参与生成HNO3的反应， 所以参与生成HNO3的 N、O关系为：N∶O=[x+（8-x）-4]∶[2x+（8-x）-4]=2∶5

解得：x=6 mL，则：（8-x

）=2 mL所以，通入的混合气体中NO为2 mL，NO2为6 mL.

五、NO与O2 混合溶于水型

例5把装有8 mL NO与1.5 mL O2的混合气体的试管，采取倒立形式倒立在水槽之中， 求解最后试管中气体是否有剩余？ 若有剩余则其体积为多少？

解析首先对试管内的气体进行有无确定. 设8 mL NO转化 为HNO3需x mL O2，则完全反应转变为HNO3的N、 O关系：N∶O=8∶（8+2x）=2∶5， 解得x=6 mL，题目只给出1.5 mL O2和8 mL NO反应， 可见NO是过量的，1.5 mL O2全部参与了生成HNO3的反应， 所以NO有剩余.设定剩下的NO为V mL，则参与反应生成HNO3的N、O关系：N∶O=（8-V）∶（8+1.5×2-V）=2∶5，解得V=6 mL所以，通过相关计算得出，最后的试管中是有剩余气体，剩余是NO，它的体积是6 mL.

（收稿日期：2016-02-12）