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例析NO2、NO、O2混合气体溶于水的计算

2016-11-19郭云涛

中学生理科应试 2016年4期
关键词:二氧化氮一氧化氮硝酸

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)

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