Question

NaNO₃是重要的化工原料，可通过下列方法制备：
第一步：在吸收塔中，将硝酸生产中排出的尾气(体积分数：含0.5%NO、1.5%NO₂)
用纯碱溶液完全吸收。
第二步：将吸收塔中的混合液送入转化塔中，加入50%HNO₃溶液，同时通入足量的压缩空气搅拌，充分反应，得到NaNO₃和硝酸的混合液。
第三步：将转化塔中的混合液用纯碱中和后，经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥，得NaNO₃成品。
已知：每生产1.0t纯净的NaNO₃固体，需消耗0.65 t无水Na₂CO₃、消耗氧气的体积为33.6 m³(标准状况下)和一定量的HNO₃。生产过程中排出的尾气中均不含氮氧化物。
回答下列问题：
(1) 第一步生产过程中发生反应的总化学方程式是                                。
(2) 检验NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃杂质的方法是                        
(3) 生产过程中Na₂CO₃的利用率是________(计算结果精确到小数点后两位)。
(4) 生产1.0 t纯净的NaNO₃固体，可以处理硝酸生产中排出的尾气的体积为多少m³(标准状况下)。请写出计算过程。

Answer 1

（13分）(1) NO＋3NO₂＋2Na₂CO₃===3NaNO₂＋NaNO₃＋2CO₂（2分）
(2) 取少量NaNO₃样品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加盐酸、沉淀又消失，说明有Na₂CO₃存在，否则无（2分）
(3) 0.96（3分）
(4)（4分）
设NO的物质的量为xmol，则NO₂的物质的量为3xmol
因为3n(NO)+n(NO₂)=4n(O₂)即 3x+3x=4×1.5kmol 
x=1kmol
n(NO)+n(NO₂)=4kmol
V(尾气)=4×22.4/0.02%=4480m³

试题分析：（1）NO和NO₂与碳酸化钠溶液反应，根据第二步流程，可知生成的产物中有还原性物质，所以产物有硝酸钠、亚硝酸钠、二氧化碳，则第一步生产过程中发生反应的总化学方程式是NO＋3NO₂＋2Na₂CO₃===3NaNO₂＋NaNO₃＋2CO₂
（2）检验NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃杂质，即是检验碳酸根离子，常用试剂是氯化钙、氢氧化钙溶液，操作步骤是取少量NaNO₃样品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加盐酸、沉淀又消失，说明有Na₂CO₃存在，否则不存在；
（3）根据元素守恒得Na₂CO₃～2NaNO₃，所以0.65t的无水碳酸钠的利用率是x，则106:170=0.65x:1，解得x=0.96；
（4）33.6m³=33600L，所以生产1.0 t纯净的NaNO₃固体，消耗氧气1500mol，根据得失电子守恒，NO和NO₂失电子总数=氧气得电子总数，可以计算NO和NO₂的物质的量，NO和NO₂占尾气的2%，所以可计算生产1.0 t纯净的NaNO₃固体，可以处理硝酸生产中排出的尾气的体积。具体步骤见答案。