■郑州外国语学校 梁国顺

经常有学生问:“我也会把题正确地做出来,就是速度比较慢,怎么办?”我们通过例题来体验感悟一下。

例题硝酸工业尾气中氮的氧化物(NO、NO2)是主要的大气污染物之一。可用以下方法进行治理,其主要原理可表示如下:

①2NO2+2NaOH==NaNO3+NaNO2+H2O

②NO2+NO+2NaOH==2NaNO2+H2O

现有一定量的含NO2和NO的硝酸工业尾气(不含其他气体),若用过量的NaOH吸收后,溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比恰好与原尾气中NO和NO2的物质的量之比相等。若用NOx表示该尾气中氮的氧化物的平均组成,试求x的值。

解析：下面用三种方法解答。

方法1:由于NO只参加②的反应,NO2参加①②的反应。假设硝酸工业尾气中n(NO)=amol,n(NO2)=bmol,则②中消耗的NO2的物质的量为n(NO2)=amol,剩余的NO2的物质的量为n(NO2)=(b-a)mol,剩余的NO2全部参加反应①。根据过量计算的方法,解法如下:

溶液中NaNO3和NaNO2的物质的量之比恰好与原尾气中NO和NO2的物质的量之比相等。

解得:b=3a,则混合物中氮原子的物质的量为n(N)=4amol,氧原子n(O)=7amol。

方法2:由于NaOH溶液过量,所以尾气中的NO2和NO完全被吸收。生成物主要是NaNO3和NaNO2。根据化学学科思想中整体思想(只研究反应物和最终生成物的定量关系,不研究反应过程的思想就是整体思想),依据题意中NaNO3和NaNO2的物质的量之比恰好与原尾气中NO和NO2的物质的量之比相等,得式:。

由电荷守恒知OH-的计量数为:b+a,由H守恒知的计量数为:,由O守恒知:,解得:b=3a,则x=1.75。

方法3:通过观察把 ①和②直接相加恰好符合题意:NaNO3和NaNO2的物质的量之比恰好与原尾气中NO和NO2的物质的量之比相等。可知,可得:x=1.75。

上述三种方法中,最简单用时最少的是方法3,根据要解决的问题的要求,通过观察、比较和分析,找出规律,从而迅速解决问题,体现的是综合应用能力。其次是方法2,它是化学学科思想中整体思想和化学学科观念中守恒观的有机结合的应用。方法1,是基本方法和基本技能的应用。