氮的氧化物溶于水的计算方法

对有关氮的氧化物溶于水的计算，同学们在学习中往往感到困难。其原因是这一溶解过程是通过循环往复的变化才达到平衡的。但仔细分析可知：这些过程所涉及的化学反应不外乎就是下面两个：

3NO2+H2O=2HNO3+NO①

2NO＋O2＝2NO2……… ②

所以，解答这类习题的关键就在对这两个方程的处理上。解答时可以采用消中间量法，将其中与前后反应相关的中间量消去，得到一总的反应式即可简便地解题。为此，本文就谈谈利用总反应式解答这类习题的方法。

一、总反应式的推导

按照混和气体的种类可以分两大类。一类是互不反应的两种气体混和溶于水，如N2和NO2、NO和NO2等，由于它们之间并不发生反应，因此，解这类习题时是比较简单的，不需对方程式进行合并，故本文不打算再赘述。另一类是相互要发生反应，如NO和O2；NO2和O2；NO、NO2和O2的混和气等，其情况就比较复杂，下面着重讨论如下：

1.NO和O2混和溶于水

此时可将前述①式×2，②式×3，将NO2从反应体系中消掉，即得总反应式：

3NO2+H2O=2HNO3+NO×2

＋) 2NO+O2=2NO2 ×3

4NO+3O2+2H2O=4HNO3③

2.NO2和O2混和溶于水

此时，NO2与水反应生成的NO是反应的中间产物，照第1种办法处理，将①式x2与②式合并即得总反应式：

4NO2+O2+2H2O=

4HNO3.......…④

3.NO、NO2和O2混和溶于水

这时的情况就更复杂，一般可将①、②两式相加即得总反应式：

NO+NO2+O2+H2O=

2HNO3.........⑤

运用上述五个反应式，即可方便地进行有关氮的氧化物的计算习题的解答。

二、总反应式的应用

1.判断反应体系中气体间量的关系

（1）由③式可知：

①当 VNO∶VO2＝ 4∶3 时，两种气体恰好完全反应，此时体系中没有气体剩余。

②当 VNO∶VO2＜ 4∶3 时，O2过量，剩余为气体O2。

③当 VNO∶VO2＞ 4∶3 时，NO过量，剩余气体为NO。

（2）由④式可知：

①当VNO2∶VO2＝ 4∶1时，二者恰好完全反应，体系中没有气体剩余。

②当VNO2∶VO2＜ 4∶1时，O2过量，剩余气体为O2。

③当VNO2∶VO2＞ 4∶1时，NO2过量，剩余气体为NO2与水反应生成的NO，其体积为剩余NO2体积的1/3。

（3）由③式知：

①当VNO∶VNO2∶VO2＜1∶1∶1时，反应无气体剩余。

②当VNO∶VNO2∶VO2≠1∶1∶1时，则需根据具体情况判断。一般氧气不足时，剩余气体为NO。

2.利用总反应式巧解习题。

例1 在一定条件下，将等体积的NO和O2的混和气体充满一大试管，并将试管倒扣在水中，分反应后剩余何种气体，其体积。

解：设NO和O2的体积分别为V毫升，参加反应的O2体积为X毫升，由③式

4NO＋3O2＋H2O＝4HNO3

4 ...........3

V...........V

∵VNO ∶VO2 ＜4∶3 ∴O2过量

则参加反应的O2为：

x＝3V/4 （毫升）

∴剩余O2的体积为：

V－3V/4＝V/4 （毫升）

例2将装满24毫升氧气和二氧化氮的试管倒扣在水中，过一段时间反应完全后，试管内还剩有5毫升气体，求原混和气体中NO2和O2各为多少毫升？

解：剩余的5毫升气体可能是O2，也可能是NO，因此，这类题常需讨论解答，其答案亦有两个。

（1）若剩余的5毫升气体为O2，设体系中O2的体积为x毫升，则NO2为（24－x）毫升，参加反应的O2为（x－5）毫升。由④式得：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3

4 .............1

（24－x） (x－5)

4∶（24－x）＝1∶（x－5）

解得：x＝8.8（毫升）

∴VNO2＝24－8.8＝15.2（毫升）

（2）若剩余的5毫升气体为NO，设生成这些NO需要y毫升NO2与水反应，则由①式得：

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3.................................1

y ................................5

3∶y＝1∶5

解得: y＝15（毫升）

又设参加反应的O2为Z毫升，则与水反应的NO2的体积为（24－15－Z）＝（9－Z）毫升，由④式得：

4NO2+O2+2H2O=4HNO3

4 ...........1

（9－Z）.Z

4∶（9－Z）＝1∶Z

解得：Z＝1.8（毫升）

∴VNO2=24－1.8＝22.2（毫升）

例3 在相同条件下把6毫升NO2和5毫升NO混和后，充入一大试管里，然后把试管倒置放入盛水的大水槽里，再向空虚试管内通入5毫升O2，待反应完毕后，问有无气体剩余？是什么气体？体积是多少？

解一、直接解答。

由⑤式

NO+NO2+O2+H2O=

2HNO3

∵VHNO3∶VNO2 ：VO2＝5∶6∶5＝1∶1.2∶1

∴NO2气体过量，而过量的NO2将与水反应生成NO，所以，剩余的气体为NO，其体

积为：1×1/3＝0.3（毫升）

解二、分步解答

（1）设NO2与水反应生成x毫升NO，由①式

3NO2+H2O=2HNO3+NO

3 .................................1

6..................................x

3∶6＝1∶x

解得：x＝2（毫升）

∴体系中NO的总体积为：5＋2＝7（毫升）

（2）设与O2反应的NO为y毫升，由③式

4NO+3O2+2H2O=4HNO3

4.........3

y.........5

4∶y＝3∶5

解得：y＝6.67（毫升）

∴剩余的NO体积为：7－6.67＝0.33（毫升）

由上述分析可见，对解氮的氧化物与O2混和溶于水的习题，通过巧妙合并有关反应方程式，完全可以达到快速、简捷、准确地解答习题的目的。