氮氧化物溶于水的相关计算
- 格式：docx
- 大小：81.79 KB
- 文档页数：3
氮氧化物溶于水的相关计算
作者：高超
来源：《科教导刊·电子版》2020年第20期
摘 要 对于氮氧化物溶于水的问题， 一般设计为装满气体的容器（试管或烧瓶）倒扣于盛
满水的容器中;或是向倒扣于水槽的容器内充入以上气体。此类问题经常涉及多步反应或循环
反应，许多学生解决此类问题时往往头绪不清，束手无策。笔者根据题目所求的物理量，将常
见题目分为两类：氧气体积类、物质的量浓度类，分别举例分析如下。
关键词 氮氧化物 溶于水 计算
中图分类号：G632.749 文献标识码：A
1氧气体积类
例1：将12 mL NO2和O2的混合气体通入倒置于水槽且装满水的量筒中，充分反应后，
量筒内剩余2mL气体，则原混合气体中O2的体积可能是（ ）
A.1.2 mL B.2.4 mL C.3.6 mL D.4.0 mL
解析 NO2和O2混合气体的试管倒立于水中发生反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3最后剩
余的2mL气体可能为氧气（氧气过量），也可能是NO气体（NO2过量）。
（1）若剩余气体为O2，设参加如上反应消耗的氧气为x，则消耗的NO2为4x，即：
5x=12mL-2mL=10mL，解得：x=2mL.则氧气的总量为：2mL+2mL=4mL;
（2）若剩余气体为NO气体，则有3NO2+H2O=2HNO3+NO，说明过量的NO2为
2mL€？=6mL，反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3消耗的气体总体积为12mL-6mL=6mL，设反应
消耗的氧气为y，则消耗的NO2为4y，则有：5y=6mL，y=1.2mL，即此时氧气为1.2mL。
例2：在一定温度和压强下，将一个容积为30 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛水
的水槽中，当试管内液面上升至一定高度不再变化时，相同条件下再通入O2，若要使试管内
液面仍保持在原高度，则应通入O2体积为（; ; ;）
A.7.5 mL B.15 mL C.17.5 mL D.21 mL
解析 由反应3NO2+H2O=2HNO3+NO可知，30 mL NO2与水反应后生成10 mL NO，通入
O2后将发生反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3，10 mL NO完全反应，需通入O2的体积为10
mL€？/4=7.5 mL，若要使试管内液面仍保持在原高度，通入的O2需与10 mL NO完全反应后
仍剩余10 mL，故应通入O2的体积为7.5 mL+10 mL=17.5 mL 。
2物质的量浓度类
例3：在标准状况下，将NO2和O2按4：1体积比充满干燥试管，把试管倒置于水中，
试管内液体逐渐上升，假设试管内溶液不扩散，求最终试管内溶液里溶质的物质的量浓度。
解析：设烧瓶的体积为V L，由4NO2+O2+2H2O=4HNO3知NO2和O2恰好完全反应，
所以最终液体充满整支试管，溶液的体积为VL，NO2的物质的量为4/5 VL €？2.4 L·mol-
1=V/28 mol。根据氮原子守恒，硝酸的物质的量即为NO2的物质的量。所以硝酸的物质的量
浓度为V/28 mol €鱒L=1/28 mol·L-1≈0.036mol·L-1。
问题拓展：若将例3中“将NO2和O2按4：1体积比充满干燥试管”改为“将NO和O2按
4：3体积比充满干燥试管”，其余条件不变，则计算结果如图1左下所示。若將题目改为“试管
中充满NO2（NO），倒置于水槽中，分别往试管中通入氧气，至液体恰好充满整支试管”，则
计算结果如图1左上（右上）所示。
例4：在标准状况下，将O2和NO2按1：2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.1/14 mol·L-1 B.4/5 mol·L-1
C.1/28 mol·L-1 D.1/42 mol·L-1
解析：设烧瓶的体积为V L，由4NO2+O2+2H2O=4HNO3又O2和NO2的体积比为1：2
（O2过量），知NO2的体积为2/3 VL，参加反应的氧气的体积为2/3 VL€？=1/6VL，所以最
终溶液的体积为2/3 VL+1/6VL=5/6 VL，NO2的物质的量为2/3 VL €？2.4 L·mol-1=1/33.6
mol，所以硝酸的物质的量浓度为1/33.6 mol €？/6 VL=1/28 mol·L-1。
问题拓展：若将例4中“将O2和NO2按1：2体积比充满干燥烧瓶”改为“将O2和NO按
1：2体积比（O2不足）充满干燥烧瓶”，其余条件不变，则最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量
浓度为1/39.2 mol·L-1。若改为“将O2和NO按1：1体积比（NO不足）充满干燥烧瓶”，其余
条件不变，则最终烧瓶内溶液里溶质的物质的量浓度仍为1/39.2 mol·L-1。
