Question

硝酸是一種重要的化工原料，工業制硝酸時產生的煙氣中NO_x是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₂），可以用Na₂CO₃溶液來吸收，以除去這些廢氣．其主要反應如下：
Na₂CO₃+NO+NO₂→2NaNO₂+CO₂，Na₂CO₃+2NO₂→NaNO₃+NaNO₂+CO₂．
（1）根據廢氣排放標準，1m³煙氣最高允許含400mg NO_x．若NO_x中NO質量分數為0.85，則1m³煙氣中最高允許含NO

 

L（標準狀況，保留2位小數）．
（2）若NO_x通入NaOH溶液被完全吸收時，x的值不可能為

 

（填編號）．
A．1.3  B．1.5  C．1.6  D．1.9
加入硝酸可改變煙氣中NO和NO₂的比，反應為：NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O．當煙氣中n（NO）：n（NO₂）=2：3
時，吸收率最高．1m³煙氣含2000mgNO_x，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
（3）為了達到最高吸收率，1m³煙氣需用硝酸的物質的量（保留3位小數）．
（4）1m³煙氣達到最高吸收率90%時，吸收后生成NaNO₂的質量（假設上述吸收反應中，反應①比反應②迅速．計算結果保留1位小數）．

Answer 1

分析：（1）根據NO的質量分數計算NO的質量，在根據n=

m

M

計算NO的物質的量，根V=nV_m計算NO的體積；
（2）由方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，NO單獨不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，計算x的最小值，因為混有NO，所以x最大值＜2，據此確定x取值范圍；
（3）根據n（NO）：n（NO₂）=9：1，結合1m³煙氣中含有的二者質量計算煙氣中n（NO）、n（NO₂），令需要加入的硝酸為2x，根據方程式NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O可知，反應的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，利用吸收率最高時比例關系列方程計算；
（4）發生反應NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+

1

2

[n（NO₂）-n（NO）]，再根據m=nM計算，注意吸收率為90%，實際質量為完全吸收的90%．

解答：解：（1）NO的最大質量為400mg×0.85=340mg，NO的體積為

0.34g

30g/mol

×22.4L/mol=0.25L，故答案為：0.25；
（2）由方程式可知，NO單獨不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為=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，故選：a；
（3）由于n（NO）：n（NO₂）=9：1，則30×n（NO）+

1

9

n（NO）×46=2，解得n（NO）=0.057mol令需要加入的硝酸為2x，根據方程式NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O可知，反應的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，則（0.057-x）：（

1

9

×0.057+3x）=2：3，解得x=0.0176mol，故n（HNO₃）=2x=0.035mol，
答：為了達到最高吸收率，1m³煙氣需用硝酸的物質的量0.035mol；
（3）發生反應NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+

1

2

[n（NO₂）-n（NO）]=

3

2

n（NO）+

1

2

n（NO₂）=

3

2

×（0.057mol-0.0176mol）+

1

2

×（

1

9

×0.057mol+3×0.0176mol）=0.0887mol，所以m（NaNO₂）=0.0887mol×69g/mol×90%=5.5g，
答：吸收后生成NaNO₂的質量為5.5g．

點評：本題考查物質含量的有關計算等，難度較大，（4）中的計算是難點，數據計算量較大，注意根據方程式判斷亞硝酸鈉與二氧化氮、一氧化氮的物質的量關系．