有关氮的氧化物的计算

有关氮的氧化物的计算

朱如平

一. 氮的氧化物溶于水的计算

基本反应式：

①

②

1. NO（N2）和NO2的混合气体溶于水的计算

例1. 将20mL充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积为10mL，求原混合气体中NO和NO2各为多少毫升？

解析：发生的反应为则有

，设原混合气体中NO2的体积为xmL，

解得

，即原混合气体中有5mL NO，15mL NO2。

2. NO2和O2的混合气体溶于水的计算

运用②×2＋①，可消去中间产物NO，得到总反应式

例2. 将充满NO2和O2混合气体的量筒倒立于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒容积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？

解析：设原混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2的体积为1-x。根据题意可知，最后剩余气体不可能为NO，只能为O2（理由：若剩余的气体为NO，其体积为，则相当于NO2过量，过量的NO2比原来的NO2和O2混合气体的总体积还大，不合理。）

则有：，解得，从而得到。

3. NO和O2的混合气体溶于水的计算

运用①×3+②×2，可消去中间产物NO2，得到总反应式。

例3. 一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水

的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积比是多少？

答案：

4. NO2、NO和O2的混合气体溶于水的计算

关系式：

特例：当时发生的反应为

时，混合气体恰好全部与水反应，无气体剩余，此

。

例4. 常温下，盛有由10mL NO2和10mL NO组成的混合气体的大试管倒立于盛有水的水槽中，当向其中缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2mL气体，则通入O2的体积可能为多少？

解析：分两种情况进行讨论：

（1）当最后残留的气体是NO时，通入的O2体积为8.5mL；

（2）当最后残留的气体是O2时，通入的O2体积为12mL。

二. 氮的氧化物平均相对分子质量的计算

例5. 0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO、NO2和N2O4）的混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是（）

A. 30 B. 46 C. 50 D. 66

解析：设原混合气体中NO、NO2和N2O4的物质的量分别为x、y、z。

则①

反应过程中得失电子关系为：

0.03mol 0.06mol

3x x

y y

2z z

根据得失电子守恒，有等式：②

用极端假设法进行求解。

（1）若x＝0，上面的①、②两式简化为。

得y＝0.04mol，z＝0.01mol

此时NO2与N2O4的物质的量之比为4：1，混合气体的平均相对分子质量为：

（第一个临界值）

（2）若y＝0，上面的①、②两式简化为说明不能成立。

，，无正数解，

（3）若z＝0，上面的①、②两式简化为

。

，。求得

此时NO与NO2的物质的量之比为1：9，混合气体的平均相对分子质量为：

（第二个临界值）

综上所述，可知原混合气体的平均相对分子质量的取值范围为。

故选B、C项。

思考题：

同温同压下，在3支相同容积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是①NO和NO2；②NO2和O2；③NH3和N2。现将3支试管均倒立于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是（）

A. V1>V2>V3 B. V1>V3>V2

C. V2>V3>V1 D. V3>V1>V2

答案：B