巧解氮族元素的相关计算题

1、_巧解氮元素的相关计算【关键词】： 硝酸氮氧化物反应叠加法守恒法终态法极限法差量法十字交叉法关系式法在平时的学习、练习与考试中，经常会遇到一些有关氮元素的计算问题，令许多同学伤透脑筋， 不知从何下手，最后事倍功半。但经过对这类问题的分析与归纳，我发现这些问题往往思路巧妙、 有许多独特而方便的解决方法， 如果能很好的应用这些方法，就可以提高解题的速度和准确度，真正做到事半功倍。一、方程式叠加法许多化学反应能发生连续、 一般认为完全反应，这一类计算，如果逐步计算比较繁。如果将多步反应进行合并为一个综合方程式，这样的计算就变为简单。例：在一定条件下，将充满NO 2 和 O2 的试管倒立于水槽中，充分

2、反应后，剩余气体体积为原混合气体体积的1/8，则原混合气体中NO 2 和 O2 体积比是（）A81B73C71D41【解析】题中涉及到两个循环反应3NO2+H2O=2HNO3+NO和2NO+O 2=2NO 2将化学方程式×2+得4NO 2+O2 +2H 2O=4HNO 3(1) 当 VNO 2VO2=41，完全反应，无气体剩余。(2) 当 VNO 2VO241，O2 过量，剩余 O2。(3) 当 VNO 2VO241，NO2 过量，剩余 NO 。题目中没有说明剩余气体是什么，需进行分类讨论：设原气体体积为1，当剩余气体为 NO 时，由题目条件可知，此时NO 剩余 1/8 体积 。 由

3、 方 程 式 3NO 2 +H2O=2HNO 3+NO可 知 ，对于反应4NO 2+O2 +2H 2O=4HNO 3 NO2 过量 3/8 体积。则反应了 5/8 体积的气体。在反应的 5/8 体积的气体中， NO2 占 4 份， O2 占 1 份，所以 NO2：O2=7：1。精品资料_当剩余气体为 O2 时，同理可得NO2 ：O2 =7：3。答案： B、C二、守恒法（一）元素守恒法元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。例：将 25.6 mg Cu与 1.4×10-3 mol 的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为多少ml

4、？(假设反应中只产生NO 或 NO 2 )【解析】因为 1 mol Cu 参加反应生成 Cu (NO 3)2 对应 2 mol HNO 3 显酸性 ,所以 25.6 mg Cu 完全反应，必然有 0.8 ×10-3 mol 的硝酸显酸性，其余的硝酸中的氮全转移到 NO 或 NO 2 中，即有 1 mol HNO 3 作氧化剂就有 1 mol 氮的氧化物 (NO或 NO2)。答案为 13.44 mL 。【点评】对于金属与硝酸反应的问题由于列反应方程式解答较为复杂，且不一定能解得出来， 容易造成浪费时间， 所以这类问题大都要抓住反应前后的氮元素守恒来列方程或方程组解题，而不用反应方程式。

5、（二）得失电子守恒法得失电子守恒是指在发生氧化-还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。例：锌与很稀的硝酸反应生成硝酸锌、X 和水，当生成1mol 硝酸锌时，被还原的硝酸的物质的量为0.25mol ，则 X 为（）ANO2BNOC N2ODNH4NO3精品资料_【解析】设硝酸得a 个电子，则根据得失电子守恒有1mol ×2e-=0.25mola, 可得 a=8, 即硝酸中的氮降 8 价。答案： D【点评】这类题目，由于未告知前后氮元素的物质的量， 所以不易用氮守恒来解题。又这题告诉我们被还原硝酸的量，这时我们可以用电子守恒法来解。在一般情况下 :金属失去的电子被 +

6、5 价的氮得到，转化为NO 或 NO 2 ，根据得失电子守恒法来解题更加方便。三、终态法终态法是指不细究化学反应的具体过程， 仅注重起始反应物最终成为何种物质，从而建立起始物质与终态物质间的关系，运用电荷守恒、元素守恒、电子守恒进行巧解的一种方法。例：铜镁合金 4.6 g 完全溶于浓硝酸中，若反应中硝酸被还原，只产生 4480 mL NO 2 气体和 336 mL N2O4 气体 (标准状况下 )，反应后的溶液中加足量 NaOH 溶液 ,生成沉淀的质量为多少 g？【解析】反应中铜镁合金失去电子,最终转化为Cu(OH) 2 和 Mg(OH) 2 沉淀 ,比较始态和终态 ,固体增加的质量为OH-的

7、质量 ,而 OH -的物质的量等于转移的电子的物质的量 ,再根据气体计算转移的电子的物质的量:n=4480 mL /22400 mL ·mol -1 +(336 mL/22400 mL ·mol -1 )×2=0.23 mol 。所以沉淀的质量为 : 4.6+0.23 ×17=8.51 g答案： 8.51g【点评】解这类有复杂反应过程的题目，只需抓住初态与终态的差别来进行计算，可以忽视过程中的反应。但一定要注意氮元素的始终态，例如硝酸在被金属还原后再被氧气氧化，则氧气转移电子数会等于金属转移电子数。精品资料_四、极限法极限法是指从事物的极端上来考虑问题的

8、一种思维方法。该思维方法的特点是确定了事物发展的最大 (或最小 )程度以及事物发生的范围。例：0.03 mol 的铜完全溶于硝酸 ,产生氮的氧化物NO、NO2 、N2O4 混合气体共 0.05 mol, 该混合气体的平均相对分子量可能是()。A.30B.46C.50D.66【解析】假设 0.05 mol气体全是 NO 则转移0.15 mol 电子 ;假设 0.05 mol气体全是 NO 2 则转 0.05 mol 电子；假设 0.05 mol 气体全是 N2O4 则转移 0.1 mol 电子，而实际0.03 mol 的铜在反应中转移0.06 mol 的电子 ,因为 0.06 介于 0.05和

9、0.15 之间； 0.05 和 0.1 之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限。(1) 气体为 NO 2 和 NO 的混合气体 .设 NO 2 和 NO 的物质的量分别为 x、y 则(据得失电子守恒 ) : x+y=0.05 x+3y=0.06 解之 :x=0.045 y=0.005所以平均相对分子量为 :(46 ×9+30 ×1)/10=44.4(2) 气体为 NO2 和 N2O4 的混合气体 :设 NO 2 和 N2O4 的物质的量分别为x、y 则(据得失电子守恒 ) :x+y=0.05 x+2y=0.06 解之 :x=0.04 y=0.01 所以平均相对分子量为 :

10、(46 ×4+92 ×1)/5=55.2 实际分子量应介于 44.4 与 55.2 之间。答案： B、C五、关系式法对于多步反应体系， 依据若干化学反应方程式， 找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为 “关系式 ”法。精品资料_例：足量的铜与一定量的浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2 、N2O4、NO 的混合气体，这些气体与1.68LO 2（标准状态）混合气体后通入水中，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5mol/LNaOH 溶液至 Cu 2+ 恰好完全沉淀，则消耗NaOH 溶液的体积是（）A、60mLB、 45mLC 、

11、30mLD、15 mL【解析】本题中存在如下的关系 :Cu CuO Cu(NO 3)2 Cu(OH) 2;而铜的物质1.68 L的量 n(Cu)=2 ×22.4 L / mol 0.150mol 需氢氧化钠的物质的量为0.300mol ，则需要氢氧化钠溶液的体积为答案： A0.300mol5mol / L 0.06L=60mL 。【点评】用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有： 1、利用微粒守恒关系建立关系式， 2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式， 3、利用方程式的加合建立关系式。根据关系式轻松解答，而不是盲目列了一堆方程，做了许多无用功。六、十字交叉法（

12、平均式法）平均值法就是十字交叉法 ,它是巧解二元混合物问题的一种常见的有效方法 .平均值法在化学计算中具有实用性强 ,能准确迅速求解的特点 .例：为消除 NO x 对大气的污染，工业上通常利用如下反应： NO x+NH 3 N2+H 2O来保护环境。现有 NO2 和 NO 的混合气体 3L，可用相同状况下3.5L NH 3 恰好使其完全转化为 N2，则混合气体中NO 2 和 NO 的体积比为（）A. 1：4B. 3：1C. 2 ：1D. 1 ：1【解析】配平方程式： 6NO x +4xNH 3=(3+2x)N 2+6xH 2O因此， 6：4x=3 ：3.5，解得： x=4/7精品资料_即 NO 2 和 NO 的平均式为 NO 7/43NO22474NO114则 v（NO2 ）：v（NO ）=（3/4）：（1/4）=3：1答案： B【点评】当题目中有涉及到复杂氮氧化物的反应方程式时，便可采用平均式