Question

硝酸是一种重要的工业原料，工业制硝酸的关键是氨的催化氧化，与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点．I．甲、乙分别是实验室模拟合成氨及氨催化氧化的装置

（1）氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还有控制气体流速、

 

．
（2）用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，铂丝保
持红热的原因是

 

，写出乙装置中氨氧化的化学方程式

 

．反应结束后锥形瓶内的溶
液中含有H⁺、OH^-、

 

、

 

  离子．
II．工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx（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）工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理NOx．
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应
①NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂          
②2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ 
当NOx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）尿素也可用于吸收处理NOx，其反应原理为：
NO+NO₂+H₂O=2HNO₂
2HNO₂+CO（NH₂）₂=2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
当混合气体中NO、NO₂按上述反应中系数比时吸收效果最佳．若混合气体中V（NO）：V（NO₂）=5：1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V（空气）：V（NO）=

 

 （空气中氧气的体积含量约为20%）．

Answer 1

考点：工业合成氨,工业制取硝酸,氮的氧化物的性质及其对环境的影响

专题：元素及其化合物,化学应用

分析：I．（1）浓硫酸可用于干燥气体；
（2）氨气在被氧化生成NO，为放热反应，通入氧气，在溶液中生成硝酸；
Ⅱ．硝酸具有强氧化性和不稳定性，常温下与铝、铁发生钝化反应，保存时应避光；
（1）当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，则n（NO₂）≥n（NO），根据极限法计算x值；
（2）若混合气体中V（NO）：V（NO₂）=5：1时，应通入一定量空气，达到混合气体中V（NO）：V（NO₂）=1：1．

解答： 解：I．（1）浓硫酸具有吸水性，可用于干燥气体，故答案为：干燥混合气体；
（2）氨气在被氧化生成NO，为放热反应，反应的方程式为4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O，通入氧气，在溶液中生成硝酸，进而在溶液中生成硝酸铵，则溶液中含有的离子有NH₄⁺和NO₃^-等，
故答案为：反应为放热反应；4NH₃+5O₂

催化剂 .

△

4NO+6H₂O；NH₄⁺；NO₃^-；
Ⅱ．（1）当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，则n（NO₂）≥n（NO），NO含量越少，x值越小，而（NO₂）=n（NO），x值最小，x=

2+1

2

=1.5，故x不可能为1.3；
故选A；
（2）若混合气体中V（NO）：V（NO₂）=5：1时，可设NO为5mol，NO₂为1mol，为使气体被完全吸收，应满足NO为3mol，NO₂为3mol，则需反应2molNO生成NO₂，
由方程式2NO+O₂=2NO₂可知，需要1molO₂，又空气中氧气的体积含量约为20%，则需要5mol空气，
所以V（空气）：V（NO）=5：5=1：1，
故答案为：1：1．

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Ⅱ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，难度较大．