Question

硝酸是一种重要的化工原料，工业制硝酸时产生的烟气中NO_x是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₂），可以用Na₂CO₃溶液来吸收，以除去这些废气．其主要反应如下：
Na₂CO₃+NO+NO₂→2NaNO₂+CO₂，Na₂CO₃+2NO₂→NaNO₃+NaNO₂+CO₂．
（1）根据废气排放标准，1m³烟气最高允许含400mg NO_x．若NO_x中NO质量分数为0.85，则1m³烟气中最高允许含NO

 

L（标准状况，保留2位小数）．
（2）若NO_x通入NaOH溶液被完全吸收时，x的值不可能为

 

（填编号）．
A．1.3  B．1.5  C．1.6  D．1.9
加入硝酸可改变烟气中NO和NO₂的比，反应为：NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O．当烟气中n（NO）：n（NO₂）=2：3
时，吸收率最高．1m³烟气含2000mgNO_x，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
（3）为了达到最高吸收率，1m³烟气需用硝酸的物质的量（保留3位小数）．
（4）1m³烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO₂的质量（假设上述吸收反应中，反应①比反应②迅速．计算结果保留1位小数）．

Answer 1

分析：（1）根据NO的质量分数计算NO的质量，在根据n=

m

M

计算NO的物质的量，根V=nV_m计算NO的体积；
（2）由方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n（NO₂）：n（NO）≥1，当n（NO₂）：n（NO）=1时x值最小，计算x的最小值，因为混有NO，所以x最大值＜2，据此确定x取值范围；
（3）根据n（NO）：n（NO₂）=9：1，结合1m³烟气中含有的二者质量计算烟气中n（NO）、n（NO₂），令需要加入的硝酸为2x，根据方程式NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O可知，反应的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，利用吸收率最高时比例关系列方程计算；
（4）发生反应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）]，再根据m=nM计算，注意吸收率为90%，实际质量为完全吸收的90%．

解答：解：（1）NO的最大质量为400mg×0.85=340mg，NO的体积为

0.34g

30g/mol

×22.4L/mol=0.25L，故答案为：0.25；
（2）由方程式可知，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n（NO₂）：n（NO）≥1，当n（NO₂）：n（NO）=1时x值最小，x最小值为=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，故选：a；
（3）由于n（NO）：n（NO₂）=9：1，则30×n（NO）+

1

9

n（NO）×46=2，解得n（NO）=0.057mol令需要加入的硝酸为2x，根据方程式NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O可知，反应的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，则（0.057-x）：（

1

9

×0.057+3x）=2：3，解得x=0.0176mol，故n（HNO₃）=2x=0.035mol，
答：为了达到最高吸收率，1m³烟气需用硝酸的物质的量0.035mol；
（3）发生反应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的质量为5.5g．

点评：本题考查物质含量的有关计算等，难度较大，（4）中的计算是难点，数据计算量较大，注意根据方程式判断亚硝酸钠与二氧化氮、一氧化氮的物质的量关系．