Question

（2013?閔行區二模）開展“三廢”綜合治理，是防治工業“三廢”污染，搞好環境保護的重要途徑之一．其中常用方法是將“三廢”中有毒有害物轉化為無害的物質或有用的產品．
（1）硝酸工業尾氣中氮氧化物（NO與NO₂）是主要的大氣污染物之一，可用氨氧混合氣進行選擇性催化還原處理．其主要反應原理如下：
4NO+4NH₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

7N₂+12H₂O
某硝酸廠排放的尾氣中氮氧化合物的含量為2490mg/m³（體積已折算至標準狀況），其中NO與NO₂物質的量比為4：1．設尾氣中氮氧化物與氨氧混合氣恰好完全反應．
①氨氧混合氣的平均相對分子質量為

19.37

（精確到0.01）．
②尾氣中NO的含量為

1800

mg/m³．
③要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為

10.64

L．
（2）另一種處理氮氧化物的方法是用燒堿進行吸收，產物為NaNO₂、NaNO₃和H₂O．現有含0.5mol氮氧化物的尾氣，恰好被一定體積的25% NaOH溶液（密度1.28g/cm³）完全吸收．
①NaOH溶液的物質的量濃度為

8

mol/L，體積為

62.5

mL．
②已知反應后溶液中含有0.35mol NaNO₂．若將尾氣中NO與NO₂的平均組成記為NO_x，則x=

1.8

．
（3）硫酸工業的廢水中含質量分數4.9%的硫酸，加入質量分數22.2%的石灰乳，恰好使廢水達到排放標準（pH=7），同時又得到副產品石膏（CaSO₄?2H₂O）．已知按此法處理后每小時可排放達標廢水276.5噸，求每小時生產石膏的質量（忽略其他反應且不計過程中損耗）．

Answer 1

分析：（1）①先根據尾氣中二氧化氮和一氧化氮的關系計算二氧化氮、一氧化氮的物質的量，再根據方程式計算氨氣和氧氣的物質的量，最后根據M=

m

n

計算其平均相對分子質量；
②根據m=nM計算；       
③根據V=nV_m計算需要氨氧混合氣體的體積；
（2）①C=

1000ρw

M

，根據原子守恒知，氮氧化物的物質的量等于氫氧化鈉的物質的量，再根據V=

n

C

 計算；
 ②根據方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O中氮原子守恒計算NO和NO2的物質的量分別是多少，根據氧原子守恒解答；
（3）根據質量守恒進行解答，即廢水的質量和石灰乳的質量之和等于達標廢水的質量和石膏質量之和．

解答：解：（1）①設1m³尾氣中NO₂的物質的量為x，則NO的物質的量為4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，x=0.015mol，所以1m³尾氣中NO₂的物質的量為0.015mol，則NO的物質的量為0.06mol，
根據4NO+4NH₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O 知，0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，根據方程式 6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

7N₂+12H₂O知，0.015molNO₂需要0.02molNH₃，所以氨氧混合氣體的平均摩爾質量

(0.06+0.02)mol×17g/mol+0.015mol×32g/mol

(0.06mol+0.015mol+0.02mol)

=19.37g/mol，所以其相對分子質量為19.37，
故答案為：19.37；
②1m³尾氣中NO的物質的量為0.06mol，所以其m=nM=0.06mol×30g/mol=1800mg，故答案為：1800；
③處理1m³尾氣需要氨氧混合物的體積=（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，則要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為=2.128L×5=10.64L，故答案為：10.64L；
（2）①C=

1000ρw

M

=

1000×1.28×25%

40

mol/L=8mol/L，根據原子守恒知，氮氧化物的物質的量等于氫氧化鈉的物質的量，所以V=

n

C

=

0.5mol

8mol/L

=62.5mL，故答案為：8，62.5； 
②2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，根據氮原子守恒知，生成0.35mol亞硝酸鈉則生成0.15mol硝酸鈉，生成0.15mol硝酸鈉需要0.3mol二氧化氮，同時生成0.15mol亞硝酸鈉，0.2mol亞硝酸鈉需要0.1mol一氧化氮，所以二氧化氮的物質的量是0.4mol，根據氧原子守恒得x=

0.1×1+0.4×2

0.5

=1.8，
故答案為：1.8；
（3）設每小時生產石膏的質量為mg，生成硫酸鈣的質量為X，可中和硫酸工業廢水的質量為Y、需要
石灰乳的質量為Z，
CaSO₄+2H₂O=CaSO₄?2H₂O
136            172
X              mg
X=

34m

43

g
H₂SO₄+Ca（OH）₂=CaSO₄+2H₂O
 98     74       136
4.9%Y 22.2%Z   

34m

43

g
Y=11.63mg
Z=1.94mg
則根據質量守恒定律得：Y+Z=m+276.5t
11.63m+1.94g/m=m+276.5t
m=22t，
答：每小時生產石膏的質量22噸．

點評：本題考查含氮物質的有關計算，根據原子守恒、質量守恒結合方程式來分析解答，計算量較大，難度中等．