例析NO2、NO、O2混合氣體溶于水的計算

郭云濤

NO2、 NO、 O2這三種氣體進行混合，再溶入H2O進行運算，在整個高中化學學習中十分普遍.

把一氧化氮、二氧化氮及氧氣這三種氣體進行混合產生化學變化生成硝酸，運算方式的標準是考慮氮和氧之間的關聯.因為硝酸的酸酐是 N2O5， 因此，N與O的比例關系是2∶5.

針對這一問題的5種類型進行舉例分析，供廣大教學工作者參考.

一、NO、NO2、O2混合溶于水型

例1將12 mL的氧氣同比它多一倍的一氧化氮和二氧化氮混合氣體，同時傾倒進一個注滿H2O的量具里，發生化學變化后，量具里會留下3 mL的氣態物質.提出問題：之前的三種混合氣體里，一氧化氮和二氧化氮的比例是多少？

解析因為一氧化氮不溶于水，因此將NO倒入水中，并不會和水發生化學反應，而二氧化氮卻可以溶于水，倒入水中，經過變化會形成新的NO，所以說余下的3 mL氣態物質可能是一氧化氮，也可能是氧.當O2 充足時， 剩余的3 mL氣體為O2 ； 當O2不足時， 剩余的3 mL氣體為NO.

（1） 若剩下的3 mL 氣體為O2，設混合氣體中NO為x mL，則NO2為（24-x）mL，經過化學變化形成硝酸的氧為（12-3）mL，

求在硝酸中氮和氧兩者的關聯：

N∶O=[x+（ 24-x）]∶[x+（ 24-x）×2+9×2]=2∶5解得 x=6 mL， 所以 24-x=18 mL.

（2）假如說余下的氣體是一氧化氮，那么

氧氣同水全部發生了化學變化，設混合氣體中NO為x mL，NO2為（24-x）mL， 實際轉變為HNO3的NO為（x-3）mL， 參加反應轉變為HNO3的N、 O關系：

N∶O=[（x-3）+（24-x）]∶[（x-3）+（24-x）×2+12×2]=2∶5

解得=16.5 mL， 24-=7.5 mL.

所以，當O2剩余時，原混合氣

體中NO為6 mL，NO2為18 mL；當

O2不足時，原混合氣體中NO為16.5 mL，NO2為7.5 mL.

二、NO2和 O2混合溶于水型

例2將少量的氧氣同30 mL的二氧化氮混合裝入試管，并倒置在水容器里，經過化學變化結果會余下5 mL氣態物質，提問：

混合的氣體里氧氣有多少毫升？

解析根據所產生的一系列變化進行思考，所余下的氣態物質，會有兩種狀況：一是余下的全部都是氧氣，二是剩下 5 mL NO. 所以要分別進行討論.

（1） 若余下的是5 mL O2， 設原有 O2 x mL， 則參與生成HNO3的O2為（x-5）mL， 參與生成HNO3的N、O關系：N∶O=30∶[30×2+（x-5）×2]=2∶5，解得x=12.5 mL.

（2）若余下的是一氧化氮，假設之前參加反應的氣體中的氧氣的體積有x進行了化學反應，并最終形成了硝酸，而形成硝酸中的物質里氮和氧兩者的關聯：N∶O=（30-5）∶（ 30×2+2X-5）=2∶5

，解得X=3.75 mL所以，原混合氣體中O2的體積為12.5 mL或3.75 mL.

三、NO2溶于水型

例3把體積為10 mL的二氧化氮全部倒進H2O容器里，經過化學變化后，提問：量具剩余的是什么氣體？其體積是多少？

解析根據反應的方程式“3NO2+H2O2HNO3+NO ”得到，將二氧化氮放入水中后經過變化得到了一氧化氮和硝酸，得出結論，量具里所剩下的氣態物質可能是一氧化氮；因為不知道一氧化氮的體積，用x進行表示，進行化學變化所得到的硝酸中氮和氧的關聯：

N∶O=（10-x）∶（10×2-x）=2∶5，解得x=10/3 mL所以量筒里留下的氣體為NO，體積為10/3 mL.

四、NO和NO2混合溶于水型

例4將8 mL未知體積的二氧化氮同一氧化氮混合后，傾倒進裝滿H2O的量具里，反應后發現量具里存留了4 mL氣態物質，提問：之前倒入水中的氣體里，一氧化氮和二氧化氮為多少毫升？

解析設8 mL混合氣體里NO2為x mL，則NO為（ 8-x）mL， 根據題意：

量具中留下4 mL氣體，其是原混合氣體中NO與NO2水所反應生成的NO之和，

由此可看成有4 mL NO未參與生成HNO3的反應， 所以參與生成HNO3的 N、O關系為：N∶O=[x+（8-x）-4]∶[2x+（8-x）-4]=2∶5

解得：x=6 mL，則：（8-x

）=2 mL所以，通入的混合氣體中NO為2 mL，NO2為6 mL.

五、NO與O2 混合溶于水型

例5把裝有8 mL NO與1.5 mL O2的混合氣體的試管，采取倒立形式倒立在水槽之中， 求解最后試管中氣體是否有剩余？ 若有剩余則其體積為多少？

解析首先對試管內的氣體進行有無確定. 設8 mL NO轉化 為HNO3需x mL O2，則完全反應轉變為HNO3的N、 O關系：N∶O=8∶（8+2x）=2∶5， 解得x=6 mL，題目只給出1.5 mL O2和8 mL NO反應， 可見NO是過量的，1.5 mL O2全部參與了生成HNO3的反應， 所以NO有剩余.設定剩下的NO為V mL，則參與反應生成HNO3的N、O關系：N∶O=（8-V）∶（8+1.5×2-V）=2∶5，解得V=6 mL所以，通過相關計算得出，最后的試管中是有剩余氣體，剩余是NO，它的體積是6 mL.

（收稿日期：2016-02-12）