05 氮氧化物溶于水的计算题型（中档）

总结

一、记住两个方程式：

$4 NO_{2} + 2 H_{2} O + O_{2} \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

$4 NO + 3 O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

都是归中反应，可以配平。

二、记住剩下的要么是氧气 $O_{2}$ ，要么是 $N O$ ，不可能是 $N O_{2}$ 。

题型一：NO2 溶于水 / NO2+NO 溶于水 / NO2+N2 溶于水

题 1

方法

不仅可以通过设 x，y 得出关系，

还可以通过 $Δ$ 差值与化学计量数之间的关系，快速得出答案。

法一，笨方法

$3 NO_{2} + H_{2} O ⟶ 2 HNO_{3} + NO$

设最开始 $N O_{2}$ 为 $x m o l$ ， $N_{2}$ 为 $y m o l$

$x m o l N O_{2}$ 全部变为 $\frac{1}{3} m o l N O$ 后，

有 $x + y = 2 \times (\frac{1}{3} x + y)$

$x + y = \frac{2}{3} x + 2 y$

$\frac{N_{2}}{N O_{2}} = \frac{y}{x} = \frac{\frac{1}{3} x}{x} = \frac{1}{3}$

法二，通过差值与化学计量数的关系

$3 NO_{2} + H_{2} O ⟶ 2 HNO_{3} + NO$ ，消耗的 NO2 与生成的 NO 的差值为 $2$ ，总体是在减少。

设一开始的体积为 $V$ ，后来变为 $\frac{1}{2} V$ ，那么消耗的 $N O_{2}$ 与生成的 $N O$ 的差值为 $\frac{V}{2}$ ，总体是在减少。

于是有 $\frac{3}{2} = \frac{最先的 N O_{2} 量}{\frac{V}{2}}$

$N O_{2} = \frac{3}{4} V$

所以 $\frac{\frac{1}{4} V}{\frac{3}{4} V} = \frac{1}{3}$

选 C。

题 2

解

$3NO2 + H_{2} O ⟶ 2 HNO_{3} + NO - Δ = 2$

即 3 份 $N O_{2}$ 减去生成 $N O$ 的分数是 2，并且转移 $2 e^{-}$

$Δ n = 0.1 m o l$

A 对

B 对。剩余气体全部是 $N O$ ，注意是质量比，不是物质的量比，对。

C 应该是 3:1

D 对。

题型二：NO2+O2 溶于水

$3 NO_{2} + H_{2} O \overset{}{=} 2 HNO_{3} + NO$

$2 NO + O_{2} \overset{}{=} 2 NO_{2}$

两个方程，合并，为

$4 NO_{2} + 2 H_{2} O + O_{2} \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

（硝酸光照易分解 $4 HNO_{3} \overset{Δ}{=} 4 NO_{2} ↑ + O_{2} ↑ + 2 H_{2} O$ ）

注意 $N O_{2}$ 过量，剩余的是 $N O$ ；

$O_{2}$ 过量，剩余的就是 $O_{2}$ 。

题 1

解

设最开始体积为 $V$

若 $N O_{2}$ 过量，那么发生如下方程式：

$4 NO_{2} + 2 H_{2} O + O_{2} \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

$3 NO_{2} + H_{2} O \overset{}{=} 2 HNO_{3} + NO$

最后剩余 $\frac{V}{8} N O$ ，说明消耗了 $\frac{3}{8} V N O_{2}$ ，说明总共有 $\frac{5}{8} V$ 的 $N O_{2} 和 O_{2}$ 反应生成硝酸。

那么 $N O_{2} : O_{2} = (\frac{5}{8} \times \frac{4}{5} + \frac{3}{8}) : \frac{5}{8} \times \frac{1}{5}$

$= \frac{7}{8} : \frac{1}{8} = 7 : 1$

若 $O_{2}$ 过量，那么只发生如下方程式：

$4 NO_{2} + 2 H_{2} O + O \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

剩余 $\frac{V}{8}$ 氧气，说明有 $\frac{7}{8} V$ 氧气和 $N O_{2}$ 发生反应生成硝酸。

那么 $N O_{2} : O_{2} = (\frac{7}{8} \times \frac{4}{5}) : (\frac{7}{8} \times \frac{1}{5} + \frac{1}{8})$

$= \frac{28}{40} : \frac{12}{40} = \frac{28}{12} = \frac{7}{3}$

所以选 $C$

题型三：NO+O2 溶于水

$2 NO + O_{2} \overset{}{=} 2 NO_{2}$

$3 NO_{2} + H_{2} O \overset{}{=} 2 HNO_{3} + NO$

合并，变成

$4 NO + 3 O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

相比上个题型，比较简单。

题 1

解

题型四：NO+NO2+O2 溶于水

题 1

TIP

记住一件事情，剩余的气体只能是 $N O$ 和 $O_{2}$ 中的一种！

法一

$N O_{2}$ 遇水全部转化为 $N O$

$3 NO_{2} + H_{2} O ⟶ 2 HNO_{3} + NO$

消耗 $10 m l$ 的 $N O 2$ ，生成 $\frac{10}{3} m l$ 的 $N O$

所以有 $\frac{40}{3} m l$ 的 $N O 与 O_{2}$ 反应。

$2 NO + O_{2} \overset{}{=} 2 NO_{2}$

$3 NO_{2} + H_{2} O \overset{}{=} 2 HNO_{3} + NO$

合并，变成

$4 NO + 3 O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{=} 4 HNO_{3}$

一、若氧气 $O_{2}$ 过量，

则 $N O$ 被全部消耗完，氧气体积为 $2 m l + \frac{40}{3} \times \frac{3}{4} = 2 + 10 = 12 m l$

二、若 $N O$ 过量，

则与氧气发生反应的 NO 为 $Δ N O = \frac{40}{3} - \frac{6}{3} = \frac{34}{3} m l$ ，消耗的氧气为 $\frac{34}{3} \times \frac{3}{4} = \frac{34}{4} = 8.5 m l$

法二

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