NO2、NO、O2混合气体溶于水的计算
时间:2016-01-21 13:46 来源:未知 作者:陈爱玉 点击:次 所属专题: 氮氧化物
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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(HNO3)=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。
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