《2025年三维随堂精练高中化学必修第二册人教版》

15. 如图所示，在B水槽中装有500 mL水，容积为a mL的试管A充满了NO₂和NO的混合气体（标准状况），将试管A倒插入B水槽的水中。充分反应后，试管A中剩余气体的体积为0.5a mL。

（1）将A倒插入B槽中发生的反应为3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO，该反应中氧化剂与还原剂的质量比为1∶2，原混合气体中NO₂和NO的物质的量之比为3∶1。
（2）通过导气管C向剩余0.5a mL气体的试管A中持续通入氧气，A中可能观察到的现象是无色气体变为红棕色，红棕色气体又变为无色，液面不断上升直至充满试管。
（3）当试管A中充满气体时停止通入氧气，然后将试管取出水槽，水槽B中溶液的物质的量浓度为$\frac{a}{11200}$mol·L⁻¹（设溶液的体积仍为500 mL）。

答案： 解析
(1) 试管A倒插入B水槽的水中后，发生反应：$3NO_{2}+H_{2}O = 2HNO_{3}+NO$，氧化剂与还原剂均为$NO_{2}$，质量比为1∶2。根据题意有$\frac{1}{3}n(NO_{2})+n(NO)=\frac{1}{2}[n(NO_{2})+n(NO)]$，$n(NO_{2})∶n(NO)=3∶1$；
(2) 试管A中剩余0.5a mL气体为NO，通入氧气后，发生反应$2NO + O_{2}=2NO_{2}$，$3NO_{2}+H_{2}O = 2HNO_{3}+NO$，可写为$4NO + 3O_{2}+2H_{2}O = 4HNO_{3}$，无色气体变为红棕色气体，试管中液面不断上升至全充满，继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体($O_{2}$)。
(3) 试管中充满气体时，根据氮原子守恒，$n(HNO_{3}) = n(气体)=\frac{a}{22.4}\times10^{-3}mol$，$c(HNO_{3})=\frac{\frac{a}{22.4}\times10^{-3}mol}{0.5 L}=\frac{a}{11200}mol\cdot L^{-1}$ 答案
(1)$3NO_{2}+H_{2}O = 2HNO_{3}+NO$ 1∶2 3∶1
(2) 无色气体变为红棕色，试管中液面不断上升至全充满。继续通入氧气后，试管中液面下降，最后充满无色气体
(3)$\frac{a}{11200}$

16. 利用石灰乳和硝酸工业的尾气（含NO、NO₂）反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO₂)₂，其部分工艺流程如下：

（1）一定条件下，NO与NO₂可以生成一种新的氧化物，试写出该反应的化学方程式：NO + NO₂$\stackrel{一定条件}{=\!=\!=}$N₂O₃。
（2）上述工艺中采用气液逆流接触吸收（尾气从吸收塔底部进入，石灰乳从吸收塔顶部喷淋），其目的是使尾气中的NO、NO₂被充分吸收；滤渣可循环使用，滤渣的主要成分是Ca(OH)₂（填化学式）。
（3）该工艺需控制NO和NO₂物质的量之比接近1∶1。若n(NO)∶n(NO₂)＞1∶1，则会导致排放气体中NO含量升高；若n(NO)∶n(NO₂)＜1∶1，则会导致产品Ca(NO₂)₂中Ca(NO₃)₂含量升高。
（4）生产中溶液需保持弱碱性，在酸性溶液中Ca(NO₂)₂会发生分解，产物之一是NO，其反应的离子方程式为3NO₂⁻ + 2H⁺ = NO₃⁻ + 2NO↑ + H₂O。

答案： 解析
(1) 若NO与$NO_{2}$反应生成新的氧化物，必然是NO中N的化合价升高被氧化，$NO_{2}$中N的化合价降低被还原，生成的新的氧化物中N的化合价应该介于 + 2和 + 4之间，为 + 3价，据此写出反应方程式：$NO + NO_{2}\xlongequal{一定条件}N_{2}O_{3}$。
(2) 气体上升液体下降，这样气液接触充分，使尾气被充分吸收；分析加入的原料及生成物，只有$Ca(OH)_{2}$微溶于水，所以滤渣的主要成分为$Ca(OH)_{2}$。
(3) 当$n(NO)＞n(NO_{2})$时，NO过剩；当$n(NO)＜n(NO_{2})$时，$NO_{2}$过剩，剩余$NO_{2}$会与$Ca(OH)_{2}$反应生成$Ca(NO_{3})_{2}$。
(4) 依据化合价升降守恒，$NO_{2}^{-}$生成NO时氮元素化合价降低，则$NO_{2}^{-}$中氮元素的化合价也有升高，可能生成$NO_{3}^{-}$或$NO_{2}$，但在水溶液中$NO_{2}$会与水反应生成$NO_{3}^{-}$，所以最终产物为$NO_{3}^{-}$，据此写出离子方程式：$3NO_{2}^{-}+2H^{+}=NO_{3}^{-}+2NO\uparrow+H_{2}O$。 答案
(1)$NO + NO_{2}\xlongequal{一定条件}N_{2}O_{3}$
(2) 使尾气中的NO、$NO_{2}$被充分吸收 $Ca(OH)_{2}$
(3) 排放气体中NO含量升高 产品$Ca(NO_{2})_{2}$中$Ca(NO_{3})_{2}$含量升高
(4)$3NO_{2}^{-}+2H^{+}=NO_{3}^{-}+2NO\uparrow+H_{2}O$