Question

工業生產硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設不含N₂O₄），對生態環境和人類健康帶來較大的威脅．
（1）工業上可用氨催化吸收法處理NO_x，反應原理如下：4xNH₃+6NO_x 

催化劑  .

（2x+3）N₂+6xH₂O
某化學興趣小組模擬該處理過程的實驗裝置如下：
①裝置A中發生反應的化學方程式為

 

．
②裝置D中堿石灰的作用是

 

．
（2）工業上也常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x．
已知：NO不能與Na₂CO₃溶液反應．
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂        （I）
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂      （II）
①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，x的值不可能是

 

（填字母）．
A．1.3       B．1.6      C．1.8
②將1mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收時，溶液中生成的NO₃ˉ、NO₂ˉ兩種離子的物質的量隨x變化關系如圖所示：
圖中線段a表示

 

離子隨x值變化的關系；若用溶質質量分數為21.2%的 Na₂CO₃溶液吸收，則需要Na₂CO₃溶液至少

 

g．
③用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產生22.4L（標準狀況）CO₂（全部逸出）時，吸收液質量就增加44g，則NO_x中的x值為

 

．
（3）氨催化吸收法和Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x尾氣共同的優點是

 

．

Answer 1

分析：（1）①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水；
②氨氣屬于堿性氣體，能用堿性物質干燥；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO）；
②利用極限法和守恒法來分析解答；
③利用差量法計算NO、NO₂的物質的量，再根據平均摩爾質量法計算x值；
（3）氮氧化物有毒，對環境有污染．

解答：解：（1）①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水，2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②堿石灰能吸收水分而作干燥劑，氨氣屬于堿性氣體，所以能用堿石灰干燥，
故答案為：除去氣體中含有的水蒸氣；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），當n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為

2+1

2

=1.5，因為混有NO，所以x最大值＜2，故x的取值范圍為1.5≤x＜2，所以x的值不可能是1.3，
故答案為：A；
②用極限法：若x=1.5氣體應為NO和NO₂混合物，物質的量比為1：1，按Ⅰ式反應，沒有NO₃^-，線a應該表示NO₂^-；
用守恒法：反應生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1：1，所以1mol NO_x被完全吸收至少需碳酸鈉0.5mol，質量為53g，計算得碳酸鈉溶液的質量為250g，
故答案為：NO₂^-；250；
③設由NO₂和純堿反應產生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應產生的CO₂為bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   質量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質量增加
                     1mol△m=32g
                     bmol     32bg       

a+b=1 48a+32b=44

解得

a=0.75mol b=0.25mol

n（NO₂）=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n（NO）=0.25mol
x=

0.25mol×1+1.75mol×2

0.25mol+1.75mol

=

15

8

=1.875，
故答案為：1.875；
（3）氮氧化物有毒，對環境有污染，用純堿吸收氮氧化物能將有毒氣體轉化為無毒物質，防止有毒氣體的污染，
故答案為：將有毒氣體轉化為無毒物質，防止有毒氣體的污染．

點評：本題以氮氧化物為載體考查了物質間的反應，明確物質的性質是解本題關鍵，難點是（2）題的計算，要結合方程式中各個物理量之間的關系式解答，會根據題給信息計算x值，難度中等．