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【热点题型】19 氮的氧化物（NOx）和O2、H2O混合反应的
计算方法
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
【专题精练】
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)(　　)
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1
【答案】　A
【解析】
二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮和水不反应，所以，剩余的气体为一氧化氮，设混合气体中二氧化氮的体积为V，则：
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　气体体积减少
3 1 2
V 20 mL－12 mL＝8 mL
所以V＝＝12 mL，即二氧化氮的体积为12 mL，则原混合气体中一氧化氮的体积为20 mL－12 mL＝8 mL，则原混合气体中NO和NO2体积比为8 mL∶12 mL＝2∶3。
2．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是(　　)
A．1.2 mL，NO B．2.4 mL，O2
C．3.5 mL，O2 D．4 mL，NO
【答案】　A
【解析】
解题依据的化学方程式：
4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3；
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
设O2的体积为x，剩余的气体有两种可能：
①若剩O2，则V剩＝x－×(12 mL－x)＝2 mL，
解得x＝4 mL，B、C两项均不正确；
②若剩NO，则V剩＝×[(12 mL－x)－4x]＝2 mL，
解得x＝1.2 mL，D项不正确、A项正确。
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mA．3(m－n) mL B．(m＋n) mL
C．(m－n) mL D. mL
【答案】　D
【解析】
发生反应4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3,4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，故NO与NO2按1∶1混合的总反应为：NO＋NO2＋O2＋H2O===2HNO3，
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，由于m4．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和、、的混合气体，这些气体与(标准状况)混合后通人水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸.若向所得硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液至恰好完全沉淀，则消耗溶液的体积是
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】
足量的与一定量的浓反应得到硝酸铜溶液和、、的混合气体，混合气体与(标准状况)混合后通入水中，所有气体恰好完全被水吸收生成硝酸，则提供的电子物质的量等于氧气获得电子的物质的量，即，根据和的反应可得关系式：，则，则选项D符合题意。
答案选D。
5．在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的量比为
A．3：1 B．1：3 C．1：2 D．2：1
【答案】C
【解析】
NO2被水吸收的反应方程式为3NO2+H2O＝2HNO3+NO，其中氮元素化合价部分从+4价降低到+2价，部分升高到+5价，因此硝酸是氧化产物，NO是还原产物，则发生还原反应和氧化反应的物质的量比为1：2。
答案选C。
6．设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是
A．34gH2O2中含有的阴离子数为NA
B．0.4mol AgNO3受热完全分解(2AgNO3 =2Ag+2NO2↑+O2↑)，用排水法最终收集到2.24L(标准状况下)气体
C．过氧化钠与水反应时，生成8g氧气转移的电子数为NA
D．18 g重水中含有的质子数为10 NA
【答案】B
【解析】
A．H2O2是共价化合物，不含有阴离子，A错误；
B．0.4mol AgNO3受热完全分解(2AgNO3=2Ag+2NO2↑+O2↑)生成0.4mol二氧化氮和0.2mol氧气，用排水法收集发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，因此反应后氧气剩余0.1mol，所以最终收集到2.24L(标准状况下)气体，B正确；
C．过氧化钠与水反应时过氧化钠既是氧化剂也是还原剂，生成1mol氧气转移2mol电子，则生成8g氧气（0.25mol）转移的电子数为0.5NA，C错误；
D．18 g重水的物质的量是＝0.9mol，其中含有的质子数为9NA，D错误；
答案选B。
7．NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体。若NO、NO2、O2的气体体积分别为x、y、z，则x：y：z可能为
A．1：9：3 B．5：1：2 C．1：2：5 D．3：6：2
【答案】A
【分析】
NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体说明一氧化氮和二氧化氮在水中与氧气恰好反应生成硝酸，由得失电子数目守恒可知，还原剂一氧化氮和二氧化氮失去电子的总数等于氧化剂氧气得到电子的数目。
【解析】
A．当x：y：z=1：9：3时，还原剂和氧化剂的得失电子数目的关系为1×3+9×1=3×4，故A符合题意；
B．当x：y：z=5：1：2时，还原剂和氧化剂的得失电子数目的关系为5×3+1×1≠2×4，故B不符合题意；
C．当x：y：z=1：2：5时，还原剂和氧化剂的得失电子数目的关系为1×3+2×1≠5×4，故C不符合题意；
D．当x：y：z=3：6：2时，还原剂和氧化剂的得失电子数目的关系为3×3+6×1≠2×4，故D不符合题意；
故选A。
8．将完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含)的混合物，这些气体恰好能溶液完全吸收，生成只含和的盐溶液，其中的物质的量为
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
铜和硝酸反应过程中，铜还原硝酸生成氮氧化物，在NaOH溶液中氮氧化物又转化成NaNO2和NaNO3，则根据得失电子守恒可得2n(Cu) = 2n( NaNO2),所以n( NaNO2) =n(Cu) = =1 nol，根据钠元索守恒可知n(NaNO2) +n(NaNO3)=0.72 mol/L.=1.4 mol，所以n( NaNO3) =1.4 mol-1 mol=0.4 mol，故C符合题意；
故答案：C。
9．已知某硝酸厂产生的尾气中含NOamol、NO2bmol，用NaOH溶液完全吸收氮氧化物，使氮元素完全转化为。则至少需要补充标淮状况下的空气的体积为(空气中O2的体积分数为25%)
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】
amolNO完全转化为硝酸根离子失去3amol电子，bmolNO2完全转化为硝酸根离子失去bmol电子，根据电子得失守恒可知需要氧气的物质的量是，空气中O2的体积分数为25%，则至少需要补充标淮状况下的空气的体积为×4×22.4L/mol。
答案选A。
10．四支相同试管分别充满下列气体①②③和(体积比)④和(体积比)，把四支试管倒扣在盛有水的水槽中，试管中水面上升的高度分别为，它们的大小顺序正确的是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】
设试管的体积为4体积；①3NO2+H2O=2HNO3+NO，试管中水面上升的高度为h1=体积；②能完全溶于水，试管中水面上升的高度为h2=4体积；③4NO2+O2+2H2O=4HNO3，和体积比，则和各为2体积，2体积和0.5体积反应生成硝酸，剩余1.5体积，试管中水面上升的高度为h3=2.5体积；④能完全溶于水，和体积比，则和各为2体积，试管内剩余2体积，试管中水面上升的高度为h4=2体积；所以，选A。
11．足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO、NO2的混合气体2.24L，这些气体与一定体积O2混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶液中加入4mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是50mL。(气体体积均为标准状况下)下列说法正确的是
A．参加反应的硝酸是0.4mol
B．消耗氧气的体积为1.68L
C．此反应过程中转移的电子为0.3mol
D．混合气体中含NO2 1.12L
【答案】D
【解析】
A．沉淀达到最大，溶液中溶质为NaNO3，故产物中的氮元素为硝酸钠和氮氧化物，2.24L氮氧化物的物质的量为0.1 mol，根据N元素守恒，参加反应硝酸的物质的量为n(NaNO3)＋n(NOx)=50×10－3L×4mol/L＋0.1mol =0.3mol，选项A错误；
B． Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓，根据离子反应方程式求出参加n(OH-)=50×10－3L×4mol/L =0.2mol，n(Cu)=0.1mol，根据分析，铜失去得电子最终给了氧气，根据得失电子数目守恒，即n(Cu)×2=n(O2)×4，即n(O2)=0.2mol=0.05mol，即氧气的体积为0.05 mol×22.4L/ mol =1.12L，选项B错误；
C．铜和硝酸反应失去的电子物质的量为0.1×2mol=0.2mol，选项C错误；
D．2.24L氮氧化物的物质的量为0.1 mol，令NO的物质的量为x，则NO2的物质的量为0.1mol－x，根据得失电子数目守恒，即3x＋(0.1mol－x)=0.2 mol，解得x=0.05mol，因此NO2体积为0.05 mol×22.4L/ mol =1.12L，选项D正确；
答案选D。
12．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为
A．1.0 mol·L-1 B．0.045 mol·L-1 C．0.020 mol·L-1 D．0.12 mol·L-1
【答案】B
【解析】
设标况下该容器的容积为3L，则二氧化氮的体积为3L，生成硝酸的物质的量为xmol，一氧化氮为ymol，发生反应的方程式为：,由解得x=mol，y=mol浓度的计算公式：c(HNO3)= 。
答案选B。
13．新教材实验，如图所示，在注射器里吸入20mLNO(标况)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(标况，O2占计算)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述不正确的是
A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C．最终剩余气体体积约为36mL
D．所得硝酸溶液的浓度约为0.07mol/L
【答案】B
【解析】
A．一氧化氮与氧气发生反应生成二氧化氮，二氧化氮与水发生反应生成硝酸和一氧化氮，故可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色，A项正确；
B．在注射器中发生的反应为和，可以看出反应均为气体分子数减小的方向进行，故活塞缓缓向左移动，B项错误；
C．标准状况下，气体体积之比等于其物质的量之比，根据可以列出，消耗的氧气为30mL×=6mL，参与反应的一氧化氮为12mL，生成了12mL二氧化氮，此反应中气体体积减小6mL， 根据可以列出，12mL的二氧化氮参与反应生成了4mL的一氧化氮，故此反应中气体体积减小了8mL，最终剩余体积约为20mL+30mL-6mL-8mL=36mL，C项正确；
D．根据C选项中分析可得，参与反应的二氧化氮体积为12mL，根据方程式，可以列出，故硝酸的浓度=，D项正确；
答案选B。
14．将4 mol NO2气体依次通人下列三个分别装有足量中的①NaHCO3饱和溶液、②浓H2SO4③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集起来，则收集到的气体(同温、同压下测定)是
A．1/3 mol O2 B．1/3 mol NO2和1/3 mol O2 C．4/3 mol NO D．4/3molO2
【答案】A
【解析】
4molNO2气体通过饱和碳酸氢钠溶液，首先NO2气体与水发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中生成4/3molNO、8/3molHNO3，硝酸再与碳酸氢钠溶液发生反应HNO3+NaHCO3=NaNO3+CO2↑+H2O，反应中生成8/3molCO2，从饱和碳酸氢钠溶液出来的气体为4/3molNO、8/3molCO2及水蒸气，再通过浓硫酸干燥，出来的气体为4/3molNO、8/3molCO2，气体通过过氧化钠，过氧化钠与二氧化碳发生反应2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2，反应生成4/3molO2，氧气与一氧化氮发生反应2NO+O2=2NO2，反应中4/3molNO消耗2/3molO2，生成4/3molNO2，故从过氧化钠出来的气体最终为2/3molO2、4/3molNO2，最后用排水法收集，发生反应4NO2+O2+2H2O=4HNO3，4/3molNO2消耗O2为4/3mol× =1/3mol，故最终剩余的氧气为2/3mol-1/3mol=1/3mol，故最终收集到的气体是1/3molO2，综上所述，故选A。
15．如图所示，将一瓶充满NO2气体的试管倒扣在水槽中，气体颜色由___________逐渐变为___________色，试管内的液面会逐渐________，当反应停止后向试管中缓慢通入氧气，气体颜色又由_______色逐渐变为______色，之后又变为_______色，试管内的液面会______，用化学方程式表示试管中发生的化学反应___________。
【答案】红棕色 无 上升 无 红棕 无 继续上升 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO、2NO+ O2 = 2NO2、4NO + 3O2+2H2O = 4HNO3
【解析】
NO2气体为红棕色，NO2气体易与水反应生成硝酸(HNO3 )和NO，3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO， NO为无色气体，所以气体颜色由红棕色逐渐变为无色，气体体积减少，试管内的液面会逐渐上升，当反应停止后向试管中缓慢通入氧气，NO常温下就易与空气中的O2反应生成红棕色的NO2气体，2NO+ O2 = 2NO2，气体颜色又从无色逐渐变为红棕色，之后NO2气体溶于水又转化为硝酸和NO，所以又变为无色，用一个方程式可以表示为4NO + 3O2+2H2O = 4HNO3，试管内的液面会继续上升。
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【热点题型】19 氮的氧化物（NOx）和O2、H2O混合反应的
计算方法
1．关系式法
(1)NO和O2的混合气体通入水中
由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3。
(2)NO2和O2的混合气体通入水中
由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。
(3)NO、NO2和O2三种混合气体通入水中
先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成NO的体积，再加上原来混合气体中NO体积，再按(1)计算。
2．电子守恒法
NOx转化为硝酸时失去电子，如果是NOx与O2的混合气体，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。
4NO2＋O2和4NO＋3O2从组成上均相当于2N2O5，都与N2O5＋H2O===2HNO3等效；当NO、NO2、O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N、O原子个数比进行分析判断。
【专题精练】
1．有一充有20 mL NO和NO2混合气体的试管，倒置于盛有水的水槽中，充分反应后，仍有12 mL 无色气体，则原混合气体中NO和NO2体积比为(气体体积均在相同状况下测得)(　　)
A．2∶3 B．3∶2 C．1∶4 D．4∶1
2．将盛有12 mL NO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，充分反应后，还剩余2 mL无色气体，则原混合气体中O2的体积和剩余的2 mL气体分别是(　　)
A．1.2 mL，NO B．2.4 mL，O2
C．3.5 mL，O2 D．4 mL，NO
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mA．3(m－n) mL B．(m＋n) mL
C．(m－n) mL D. mL
4．足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和、、的混合气体，这些气体与(标准状况)混合后通人水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸.若向所得硝酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液至恰好完全沉淀，则消耗溶液的体积是
A． B． C． D．
5．在NO2被水吸收的反应中，发生还原反应和氧化反应的物质的量比为
A．3：1 B．1：3 C．1：2 D．2：1
6．设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是
A．34gH2O2中含有的阴离子数为NA
B．0.4mol AgNO3受热完全分解(2AgNO3 =2Ag+2NO2↑+O2↑)，用排水法最终收集到2.24L(标准状况下)气体
C．过氧化钠与水反应时，生成8g氧气转移的电子数为NA
D．18 g重水中含有的质子数为10 NA
7．NO、NO2、O2按照一定比例通入水中，能被完全吸收，无剩余气体。若NO、NO2、O2的气体体积分别为x、y、z，则x：y：z可能为
A．1：9：3 B．5：1：2 C．1：2：5 D．3：6：2
8．将完全溶于适量浓硝酸中，收集到氮的氧化物(含)的混合物，这些气体恰好能溶液完全吸收，生成只含和的盐溶液，其中的物质的量为
A． B． C． D．
9．已知某硝酸厂产生的尾气中含NOamol、NO2bmol，用NaOH溶液完全吸收氮氧化物，使氮元素完全转化为。则至少需要补充标淮状况下的空气的体积为(空气中O2的体积分数为25%)
A． B． C． D．
10．四支相同试管分别充满下列气体①②③和(体积比)④和(体积比)，把四支试管倒扣在盛有水的水槽中，试管中水面上升的高度分别为，它们的大小顺序正确的是
A． B． C． D．
11．足量铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO、NO2的混合气体2.24L，这些气体与一定体积O2混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸，若向所得硝酸铜溶液中加入4mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是50mL。(气体体积均为标准状况下)下列说法正确的是
A．参加反应的硝酸是0.4mol
B．消耗氧气的体积为1.68L
C．此反应过程中转移的电子为0.3mol
D．混合气体中含NO2 1.12L
12．标准状况下，在一不规则的玻璃容器内充满NO2气体后，将其倒置于水槽中，假设容器中的物质不扩散至容器外，则充分反应后容器中所得溶液的物质的量浓度近似为
A．1.0 mol·L-1 B．0.045 mol·L-1 C．0.020 mol·L-1 D．0.12 mol·L-1
13．新教材实验，如图所示，在注射器里吸入20mLNO(标况)，然后吸入5mL水。若再吸入30mL空气(标况，O2占计算)，夹住弹簧夹，让内外大气压相同，观察。下列叙述不正确的是
A．可观察到注射器内气体由无色变成红棕色，最后变成无色
B．可观察到注射器的活塞缓缓向右移动
C．最终剩余气体体积约为36mL
D．所得硝酸溶液的浓度约为0.07mol/L
14．将4 mol NO2气体依次通人下列三个分别装有足量中的①NaHCO3饱和溶液、②浓H2SO4③Na2O2的装置后，用排水法把残留气体收集起来，则收集到的气体(同温、同压下测定)是
A．1/3 mol O2 B．1/3 mol NO2和1/3 mol O2 C．4/3 mol NO D．4/3molO2
15．如图所示，将一瓶充满NO2气体的试管倒扣在水槽中，气体颜色由___________逐渐变为___________色，试管内的液面会逐渐________，当反应停止后向试管中缓慢通入氧气，气体颜色又由_______色逐渐变为______色，之后又变为_______色，试管内的液面会______，用化学方程式表示试管中发生的化学反应___________。
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