化学自习室移动版

基本规律：

NO₂、NO 、O₂三气体中含两种或三种的混和物溶于水有关气体的组成，余气的成份的判断可依据下列方程式：

①3NO₂＋H₂O==2HNO₃＋NO；

②2NO＋O₂==2NO₂；

③4NO₂＋O₂＋2H₂O==4HNO₃，③式是由①╳2＋②得到；

④4NO＋3O₂＋2H₂O==4HNO₃，④式是由①╳2＋②╳3得到；

⑤ NO^＋ NO₂＋O₂ ＋2H₂O==2HNO₃，⑤式是由③＋④得到。

1、若气体由NO₂、NO组成

当二者的混和气体溶于水时，由①式计算，余气为NO(原有再加NO₂转化成的NO)

2、 若气体由NO₂、O₂组成

当二者以一定比例混和溶于水时，由③式可得：

2.1 当n(NO₂₎∕n(O₂₎==4/1(或V(NO₂₎/V(O₂₎==4/1)时，混和气体通入水中恰好生成HNO₃，无气体余下。

2.2当(NO₂₎∕n(O₂₎＞4/1(或V(NO₂₎/V(O₂₎＞4/1)时，NO₂有余，再由①式可知最终余下的为NO。计算时据①式由NO求出余下的NO₂的量。则气体总量减余下的NO₂的量应为按③式耗NO₂，O₂的总量，再依据③式求解即可。

2.3当n(NO₂₎∕n(O₂₎＜4/1(或V(NO₂₎/V(O₂₎＜4/1)时，余气为O₂。

3、若气体由NO、O₂组成

当二者以一定比例混和溶于水时，由④式可得：

3.1 当n(NO)∕n(O₂₎==4/3 (或V(NO)/V(O₂₎==4/3)时，混和气体通入水中恰好生成HNO₃，无气体余下。

3.2 当n(NO)∕n(O₂₎＞4/3 (或V(NO)/V(O₂₎＞4/3)时，余气为NO。

3.3 当n(NO)∕n(O₂₎＜4/3 (或V(NO)/V(O₂₎＜4/3)时，余气为O₂。

4、若气体由NO₂、NO、O₂组成

当三者以一定比例混和溶于水时，由⑤式可得：

4.1 当n(NO₂₎∕n(NO)∕n(O₂₎=1:1:1(或V(NO₂₎/V(NO)/V(O₂₎==1:1:1)时，混和气体通入水中恰好生成HNO₃，无气体余下。

4.2 当n(NO₂₎∕n(NO)∕n(O₂₎≠1:1:1(或V(NO₂₎/V(NO)/V(O₂₎≠1:1:1)时，则量少的气体必耗尽，余气则为1—3的各情况中的一种，再由相应方法处理。

一、应用举例

例1．标准状况下，将充满67.2mL NO₂和5 mL O₂的混和气体的试管倒立于水槽中，充分反应后，试管里有气体余下。问：试管里余气为多少mL？

解析：∴气体为NO₂与O₂组成，计算依据为③4NO₂＋O₂＋2H₂O==4HNO₃，而n(NO₂₎∕n(O₂₎==67.5/5＞4，∵余气为NO。∵4NO₂—O₂∴与O₂反应的V(NO₂₎=4V(O₂₎=4╳5 mL=20 mL，余V(NO₂₎=67.5 mL―20 mL=47.5 mL，再据①3NO₂＋H₂O==2HNO₃＋NO可得：最终余下的V(NO)=V(NO₂)/3=47.5 mL/3=15.8 mL。

例2．盛有80 mL NO的试管倒置于水槽中，通入一定量的O₂，结果试管中气体的体积为原来的一半。则通入的O₂的体积为( )

解析：∵气体由NO和O₂组成，最终余气可为NO或O₂，计算依据为： ④4NO＋3O₂＋2H₂O==4HNO₃

当余气为NO时，与O₂反应的V(NO)=(80－40)mL=40 mL，与NO反应的VO₂= VNO╳3/4=40 mL╳3/4=30 mL，∴通入的O₂体积为30 mL。

当余气为O₂时，与NO反应的O₂的体积为V(NO)╳3/4=80 mL╳3/4=60 mL。∴通入的O₂的体积为(40＋60)mL=100 mL，

∴通入的O₂体积为100mL。 故答案为(A.C)

例3．将充有m mL NO和n mL NO₂的量筒倒立于水槽中，然后通入m mL O₂。若m＜n ， 则充分反应后，量筒内气体的体积为( )mL

A. 3(m－n)        B. (m＋n)/3        C. (n－m)/3   D. (n－m)/12

解析：∴气体由NO、NO₂、O₂组成，∵应据⑤NO＋ NO₂＋2H₂O==2HNO₃计算。三气体的关系式为： NO—NO₂—O₂ ，因m＜n，故NO和O₂均耗完，余V(NO₂)=(n－m)mL，而由① 3NO₂＋H₂O==2HNO₃＋NO 可知最终余气NO，且V(NO)= V(NO₂)╳1/3=(m－m)mL╳1/3=(n－m)/3mL．故答案应为C。

例4．标准状况下，将充满NO₂、NO、O₂的混和气体的集气瓶倒置于水中，气体完全溶解，无气体剩余。设其产物不扩散，则所得溶液物质的量浓度为( )mol/L

A、0＜C＜1/22.4 B、1/39.2＜C＜1/28 C、1/28＜C＜1/22.4 D、1/39.2＜C＜1/22.4

解析：此题可将混和气体按极值法处理。设气体为1 mol，则气体在标准状况下体积为22.4L 若气体只有NO₂、O₂由③式得NHNO₃=NNO₂=1 mol╳4/5=0.8 mol；

若气体只有NO、O₂由④式得n(HNO₃)=n(NO)=1 mol╳4/7=4/7mol；

若气体为NO₂ 、NO、O₂由⑤式得n(HNO₃)=n(NO)＋n(NO₂)=1mol╳2/3=2/3 mol。

故生成的硝酸的浓度应界于按④式和按③式形成的浓度之间。

按NO₂、O₂处理，硝酸的浓度最大：c（HNO_3）=0.8 mol/22.4L=1/28 mol/L

按NO、O₂处理，硝酸的浓度最小：c（HNO₃）=4/7 mol/22.4L=1/39.2 mol/L

∴硝酸的浓度应为：1/39.2 mol/L＜ c（HNO₃）＜1/28 mol/L 故答案为B。

二、 强化练习

1．用集气瓶收集满由2Cu(NO₃)₂=2CuO＋4NO₂↑＋O₂↑反应生成的气体，将集气瓶倒置于水面上，反应后集气瓶中( )

A、全部充满水 B、3/4的水 C、1/2的水D、4/5的水

2．标准状况下，将O₂与NO₂按1∶4(体积比)充满一干燥的烧瓶，并将烧瓶倒置于水中，瓶内液面渐渐上升，假设生成溶质不扩散，最终烧瓶内溶质的物质的量浓度为( )

A、1/14 mol/L B、1/28 mol/L C、1/42 mol/L D、1/22.4 mol/L

3.一定条件下将等体积的O₂与NO的混和气体充于试管中，并将试管置于水槽中，充分反应后剩余气体的体积为原气体总体积的( )

A、1/4 B、3/4 C、1/8 D、3/8

4.有一试管中充满NO₂和O₂的混和气体，倒立于水中，液面上升到试管容积的3/4处停止。则原混和气体中O₂的体积百分含量为( )

A、5% B、10% C、20% D、40%

附参考答案：1、A  2、B  3、C 4、A、D。