Question

工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假设不含N₂O₄），对生态环境和人类健康带来较大的威胁．
（1）工业上可用氨催化吸收法处理NO_x，反应原理如下：4xNH₃+6NO_x 

催化剂  .

（2x+3）N₂+6xH₂O
某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如下：
①装置A中发生反应的化学方程式为

 

．
②装置D中碱石灰的作用是

 

．
（2）工业上也常用Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x．
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应．
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂        （I）
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂      （II）
①当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，x的值不可能是

 

（填字母）．
A．1.3       B．1.6      C．1.8
②将1mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收时，溶液中生成的NO₃ˉ、NO₂ˉ两种离子的物质的量随x变化关系如图所示：
图中线段a表示

 

离子随x值变化的关系；若用溶质质量分数为21.2%的 Na₂CO₃溶液吸收，则需要Na₂CO₃溶液至少

 

g．
③用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每产生22.4L（标准状况）CO₂（全部逸出）时，吸收液质量就增加44g，则NO_x中的x值为

 

．
（3）氨催化吸收法和Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x尾气共同的优点是

 

．

Answer 1

分析：（1）①在加热条件下，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水；
②氨气属于碱性气体，能用碱性物质干燥；
（2）①当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，则n（NO₂）≥n（NO）；
②利用极限法和守恒法来分析解答；
③利用差量法计算NO、NO₂的物质的量，再根据平均摩尔质量法计算x值；
（3）氮氧化物有毒，对环境有污染．

解答：解：（1）①在加热条件下，氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水，2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②碱石灰能吸收水分而作干燥剂，氨气属于碱性气体，所以能用碱石灰干燥，
故答案为：除去气体中含有的水蒸气；
（2）①当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，则n（NO₂）≥n（NO），当n（NO₂）：n（NO）=1时x值最小，x最小值为

2+1

2

=1.5，因为混有NO，所以x最大值＜2，故x的取值范围为1.5≤x＜2，所以x的值不可能是1.3，
故答案为：A；
②用极限法：若x=1.5气体应为NO和NO₂混合物，物质的量比为1：1，按Ⅰ式反应，没有NO₃^-，线a应该表示NO₂^-；
用守恒法：反应生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素与钠元素之比为1：1，所以1mol NO_x被完全吸收至少需碳酸钠0.5mol，质量为53g，计算得碳酸钠溶液的质量为250g，
故答案为：NO₂^-；250；
③设由NO₂和纯碱反应产生CO₂为amol，
由NO和NO₂与纯碱反应产生的CO₂为bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   质量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 质量增加
                     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，
故答案为：1.875；
（3）氮氧化物有毒，对环境有污染，用纯碱吸收氮氧化物能将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染，
故答案为：将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染．

点评：本题以氮氧化物为载体考查了物质间的反应，明确物质的性质是解本题关键，难点是（2）题的计算，要结合方程式中各个物理量之间的关系式解答，会根据题给信息计算x值，难度中等．