資源簡(jiǎn)介

運(yùn)用守恒法解氮氧化物計(jì)算題
目前有關(guān)氮氧化物（NO、NO2）和O2混合溶于水的計(jì)算題都是依據(jù)如下方法求解：
依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式：
2NO + O2 ＝ 2NO2 ①
3NO2 + H2O ＝2HNO3 + NO ②
經(jīng)疊加得到：
①×3+②×2： 4NO + 3O2 + 2H2O ＝ 4HNO3 ③
①+②×2：4NO2 + O2 + 2H2O ＝ 4HNO3 ④
在解有關(guān)試題時(shí)，主要依據(jù)②、③、④三個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式求解。上述方法依據(jù)反應(yīng)歷程將循環(huán)進(jìn)行的反應(yīng)①、②進(jìn)行疊加得到NO和O2、NO2和O2完全與水反應(yīng)得到硝酸的物質(zhì)的量比例關(guān)系確實(shí)給有關(guān)計(jì)算帶來(lái)了便利。筆者在此基礎(chǔ)上研究發(fā)現(xiàn)：有關(guān)氮氧化物（NO、NO2）和O2混合溶于水從總的結(jié)果來(lái)看，實(shí)際上是N、O、H原子間重新結(jié)合生成硝酸；從反應(yīng)實(shí)質(zhì)看，是氧化還原反應(yīng)過(guò)程，、被氧化為，O2被還原，而氧化還原反應(yīng)過(guò)程則蘊(yùn)含了電子得失相等這樣一條規(guī)律。本文將依據(jù)這一規(guī)律分類(lèi)型來(lái)構(gòu)建氮氧化物計(jì)算題的新解法。
一、NO2與O2溶于水
例題1：將容積為50mL的量筒內(nèi)充滿二氧化氮和氧氣的混合氣體，倒置量筒在盛滿水的水槽里，一段時(shí)間后，量筒里剩余氣體體積為5mL。求原混合氣體中NO2和O2體積。
解析：據(jù)阿伏加德羅定律：相同條件下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比。故解題時(shí)可將體積看作物質(zhì)的量。
設(shè)NO2的物質(zhì)的量為Xmol，O2的物質(zhì)的量為Ymol，則有X＋Y＝50……①
（1）、如果剩余氣體為O2，則：
還原過(guò)程：參加反應(yīng)的O2物質(zhì)的量為（Y－5）mol，在反應(yīng)中得到4（Y－5）mol電子；
氧化過(guò)程：參加反應(yīng)的NO2Xmol，在反應(yīng)中失去Xmol電子。
據(jù)電子得失相等有：X＝4（Y－5）……②。
聯(lián)解①②得：X＝36（mol)；Y=14（mol)。
（2）、如果剩余氣體為NO，則由反應(yīng)3NO2 + H2O ＝2HNO3 + NO可知：一部分NO2與O2、H2O反應(yīng)生成HNO3后還剩余15mol NO2。則：
氧化過(guò)程：與O2反應(yīng)的NO2的物質(zhì)的量為（X－15）mol，在反應(yīng)中失去（X－15）mol電子；
還原過(guò)程：YmolO2在反應(yīng)中得到4Ymol電子。
據(jù)電子得失相等有：X－15=4Y……③。
聯(lián)解①③得：X＝43（mol)；Y=7（mol)。
故NO2和O2的體積分別為36mL、14mL或43mL、7mL。
二、NO與O2一起溶于水
例題2：在一定條件下，將m體積NO和n體積O2同時(shí)通入倒立于水中且盛滿水的容器內(nèi)，充分反應(yīng)后，容器內(nèi)殘留m/2體積的氣體，則m與n的比值可能為 。
解析：據(jù)阿伏加德羅定律：相同條件下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比。故解題時(shí)可將體積看作物質(zhì)的量。
（1）、如果剩余氣體為NO，則：
氧化過(guò)程：與O2反應(yīng)的NO物質(zhì)的量為（m–m/2）mol，在反應(yīng)中失去3（m–m/2）mol電子；
還原過(guò)程：n molO2在反應(yīng)中得到4n mol電子。
據(jù)電子得失相等有：3（m–m/2）＝4n。解得：m︰n＝8︰3。
（2）、如果剩余氣體為O2，則：
還原過(guò)程：與NO反應(yīng)的O2物質(zhì)的量為（n–m/2）mol，在反應(yīng)中得到4（n–m/2）mol電子；
氧化過(guò)程：m mol的NO在反應(yīng)中失去3m mol電子。
據(jù)電子得失相等有：4（n–m/2）＝3m。解得：m︰n＝4︰5。
三、NO、NO2與O2一起溶于水
例題3：40mLNO和NO2的混合氣體與20mLO2同時(shí)通入水中（混合事先裝入體積為60mL的試管中），充分反應(yīng)后，試管里還乘5mL氣體（氣體體積均已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）求原混合氣體的組成。
解析：設(shè)NO的體積為XmL，NO2的體積為YmL。則有X＋Y＝40……①
（1）、如果剩余氣體為O2，則：
還原過(guò)程：反應(yīng)的O2體積為（20－5）mL＝15mL， 標(biāo)準(zhǔn)狀況下15mLO2在反應(yīng)中得到4×mol電子；
氧化過(guò)程：標(biāo)準(zhǔn)狀況下X mL的NO2在反應(yīng)中失去mol電子；
標(biāo)準(zhǔn)狀況下Y mL的NO在反應(yīng)中失去3×mol電子。
據(jù)電子得失相等有：＋3×＝4×……②。
聯(lián)解①②得：X＝30（mL)；Y=10（mL)。
（2）、如果剩余氣體為NO，則：
氧化過(guò)程：反應(yīng)的NO的體積為(X-5)mL，標(biāo)準(zhǔn)狀況下(X-5)mLNO在反應(yīng)中失去的電子數(shù)為3×mol電子；
標(biāo)準(zhǔn)狀況下YmL的NO2在反應(yīng)中失去mol電子；
還原過(guò)程：標(biāo)準(zhǔn)狀況下20mLO2在反應(yīng)中得到的4×mol電子。
據(jù)電子得失相等有：3×＋＝4×……②。
聯(lián)解①②得：X＝27.5（mL)；Y=12.5（mL)。
例題4：有一倒置于水槽且裝滿水的容器中，依次通入一定體積的NO2、NO、和O2，充分反應(yīng)后，若容器中仍充滿水，則通入的NO2、NO、和O2體積比可能是（ ）
A、1︰1︰1 B、4︰3︰2 C、4︰16︰13 D、4︰3︰4
解析：據(jù)阿伏加德羅定律：相同條件下，氣體的體積比等于其物質(zhì)的量之比。故解題時(shí)可將體積看作物質(zhì)的量。設(shè)NO2的物質(zhì)的量為Xmol、NO的物質(zhì)的量為Ymol、O2的物質(zhì)的量為Zmol。則
氧化過(guò)程：XmolNO2在反應(yīng)中失去的Xmol電子；
YmolNO在反應(yīng)中失去的3Ymol電子；
還原過(guò)程：ZmolO2在反應(yīng)中得到4Zmol電子。
據(jù)電子得失相等有：X＋3Y＝4Z。然后把選擇項(xiàng)A、B、C、D中的數(shù)據(jù)代入上述等式，如果等式成立，則該選擇項(xiàng)的比值是可能的。答案AC。
本解法擺脫了依據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算，抓住了氮氧化物化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，從氧化還原反應(yīng)氧化劑、還原劑電子轉(zhuǎn)移相等角度入手，解題過(guò)程簡(jiǎn)潔明了，給人耳目一新之感。

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