工业尾气中氮氧化物通常采用氨催化吸收法.其原理是NH3与NOx在催化剂作用下反应生成无毒的物质.某校活动小组同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程. I．探究制取NH3的方法 (1)在上述装置中.H能快速.简便制取NH3.装置中需要添加的反应试剂为 . (2)为探究更好的实验效果.活动小组同学采用上述C装置来制取氨气.在控制� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

工业尾气中氮氧化物通常采用氨催化吸收法，其原理是NH₃与NO_x在催化剂作用下反应生成无毒的物质。某校活动小组同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。

I．探究制取NH₃的方法

（1）在上述装置中，H能快速、简便制取NH₃，装置中需要添加的反应试剂为。

（2）为探究更好的实验效果，活动小组同学采用上述C装置来制取氨气，在控制实验条件相同的情况下，获得下表中实验数据。

试剂组合序号	固体试剂	NH₃体积（mL）
a	6.0 g Ca(OH)₂（过量）	5.4 g NH₄Cl	1344
b	5.4g (NH₄)₂SO₄	1364
c	6.0 g NaOH（过量）	5.4 g NH₄Cl	1568
d	5.4g (NH₄)₂SO₄	1559
e	6.0 g CaO（过量）	5.4 g NH₄Cl	1753
f	5.4 g (NH₄)₂SO₄	1792

分析表中数据，你认为哪种方案制取氨气的效果最好（填序号），从该方案选择的原料分析制气效果好的可能原因是。

II．模拟尾气处理

活动小组同学选用上述部分装置，按下列顺序连接成模拟尾气处理装置进行实验。

（1）请从上述装置中选择你认为合理的进行补充（所选装置不能重复）。

（2）A中反应的离子方程式为。

（3）D装置的作用有：使气体混合均匀、调节气流速度、。

（4）D装置中的液体还可换成（填序号）。

a．H₂O b．CCl₄ c．浓H₂SO₄ d．CuSO₄溶液

（5）该小组同学所设计的模拟尾气处理装置中还存在一处明显的缺陷是。

【答案】

I．（1）生石灰与浓氨水（或烧碱与浓氨水）（答化学式给分）（2分）

（2）f （2分） (NH₄)₂SO₄受热不分解，CaO又有吸水作用（合理答案均给分）（2分）

II．（1）F E B （2分）

（2）3Cu + 2NO₃^－+8H^＋ 3Cu²^＋ + 2NO↑ +4H₂O （2分）

（3）防止氨气溶解（或防止倒吸）（2分）

（4）b（2分）

（5）未反应的NO无法处理，会污染环境（2分）

【解析】

试题分析：（1）依据装置分析制备氨气气体是利用液体通过分液漏斗滴入烧瓶中不加热进行的反应，实验目的是制取、干燥和收集氨气的装置，制备氨气先干燥再收集，氨气比空气轻，应用向下排气法收集；制备氨气可以利用浓氨水滴入氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰，溶解放热时一水合氨分解生成氨气；

（2）因为NH₄Cl受热易分解，生成的部分NH₃和HCl又重新结合成NH₄Cl，而用NaOH或Ca(OH)₂作反应物产生的水较多，吸收的NH₃较多，由表中数据可以看出，f制NH₃产率最高；

II．（1）混合气体干燥后进入反应装置，然后用浓硫酸吸收没有反应的氨气。

（2）稀硝酸具有强氧化性，与铜发生氧化还原反应生成硝酸铜和NO等，反应的离子方程式为3Cu + 2NO₃^－+8H^＋ 3Cu²^＋ + 2NO↑ +4H₂O；

（3）D装置使气体混合均匀、调节气流速度，另外，氨气难溶于饱和氨水，可防止倒吸；

（4）氨气可溶于硫酸铜溶液、水以及硫酸中，可产生倒吸，氨气为极性分子，不溶于非极性溶剂，可用CCl₄代替饱和氨水；

（5）缺少尾气处理装置，过量的NO会污染空气。

考点：考查氮的氧化物的性质以及对环境的影响。

练习册系列答案

相关题目

二氧化硫和氮氧化物是常用的化工原料，也会给大气带来严重污染，综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一．
（1）汽车尾气中主要含有CO、NO₂、SO₂、CO₂气体，其中

NO₂、SO₂

能导致酸雨的形成；目前采用的是在汽车排气装置中安装一个净化器，可以有效的将尾气中的有害气体转化．如：
CO（g）+NO₂（g）═NO（g）+CO₂（g）△H=-akJ?mol^-1（a＞0）
2CO（g）+2NO（g）═N₂（g）+2CO₂（g）△H=-bkJ?mol^-1（b＞0）
据此回答：若用标准状况下3.36升CO还原NO₂至N₂（CO完全反应）的整个过程中转移电子的物质的量为

0.3

mol，放出的热量为

3(2a+b)

kJ（用含有a和b的代数式表示）．
（2）在火力发电厂产生的废气中含有SO₂、N₂、CO等气体，为除去SO₂，常用Ca（OH）₂悬浊液洗涤废气，为了废物利用，再通入空气使反应产物转化为石膏（CaSO₄?2H₂O）．写出有关的化学反应方程式

SO₂+Ca（OH）₂=CaSO₃↓+H₂O、2CaSO₃+O₂+4H₂O=2CaSO₄?2H₂O

．
（3）硫酸工业生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：
2SO₂（g）+O₂（g）

催化剂

2SO₃（g）△H=-196．kJ?mol^-1
某温度下达到平衡时，SO₂的体积百分含量与体系的总压强的关系如图所示：
据此图回答下列问题：
①平衡状态由A变到B时，反应体系

释放

（填“吸收”或“释放”）能量．
②将5molSO₂和7molO₂通入10L密闭容器中，平衡时体系的总压强为0.1MPa．该反应在该温度下的平衡常数等于

．

（2009?中山模拟）工业合成氨与制备硝酸一般可连续生产，流程如下：

（1）某温度下体积为200L的氨合成塔中，测得如下数据：

时间（h）浓度（mol/L）	0	1	2	3	4
N₂	1.500	1.400	1.200	C₁	C₁
H₂	4.500	4.200	3.600	C₂	C₂
NH₃	0	0.200	0.600	C₃	C₃

根据表中数据计算0～2小时内N₂的平均反应速率

0.15

mol?L^-1?h^-1
若起始时与平衡时的压强之比为a，则N₂的转化率为

（用含a的代数式表示）
（2）希腊阿里斯多德大学的 George Marnellos 和 Michael Stoukides，发明了一种合成氨的新方法（Science，2，Oct.1998，p98），在常压下，把氢气和用氦气稀释的氮气分别通入一个加热到570℃的电解池，利用能通过氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，试写出电解池阴极的电极反应式

N₂+6H⁺+6e^-═2NH₃

（3）氨气和氧气从145℃就开始反应，在不同温度和催化剂条件下生成不同产物（如图）：
4NH₃+5O₂?4NO+6H₂O　 K₁=1×10⁵³（900℃）
4NH₃+3O₂?2N₂+6H₂O　 K₂=1×10⁶⁷（900℃）温度较低时以生成

N₂

为主，温度高于900℃时，NO产率下降的原因

生成NO的反应为放热反应，升高温度转化率下降

．吸收塔中需要补充空气的原因

进一步与NO反应生成硝酸

．
（4）尾气处理时小型化工厂常用尿素作为氮氧化物的吸收剂，此法运行费用低，吸收效果好，不产生二次污染，吸收后尾气中NOx的去除率高达99.95%．其主要的反应为氮氧化物混合气与水反应生成亚硝酸，亚硝酸再与尿素反应生成CO₂和N₂请写出有关反应化学方程式

NO+NO₂+H₂O=2HNO₂

，

CO（NH₂）₂+2HNO₂=CO₂+2N₂+3H₂O

．

（2013?徐州模拟）碳氧化物和氨氧化物在工业生产中有着广泛应用．

（1）工业上利用CO和H₂在催化剂存在下合成甲醇．
主反应：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91kJ?mol^-1
副反应：2CO（g）+4H₂（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H=-206kJ?mol^-1
①反应2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）的△H=

kJ?mol^-1．
②工业中常用醇为燃料制成燃料电池（如图1所示），通入甲醇的电极是

负

极（填“正”或“负”）；该电池的正极反应式为

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

．
（2）氮氧化物进入大气后，可形成硝酸型酸雨和光化学烟雾，必须对其进行处理．
①用过量的NaOH溶液吸收NO₂气体，所得的溶液中除了含有NaOH，还含有

NaNO₃、NaNO₂

．②为避免污染，常给汽车安装尾气净化装置．净化装置里装有催化剂，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的机理如图2所示．出净化过程中的总化学反应方程式：

4CO₂+N₂

4CO₂+N₂

．
③某工厂排出的尾气中NO_x的含量为0.56%（体积分数），用氨气可以将其转化为无害气体，发生的反应为：6NO_x+4xNH₃=（3+2x）N₂+6xH₂O，若处理1×1×10⁴L（标准状况）该尾气需42.5gNH₃，则x=

1.5

．

下表是部分城市某日空气质量日报：

城市	污染指数			首要污染物	空气质量等级
城市	SO₂	NO₂	PM₁₀	首要污染物	空气质量等级
A	98	23	67	SO₂	Ⅱ
B	47	29	35	SO₂	Ⅰ
C	62	40	113	PM₁₀	Ⅲ
D	42	76	59	NO₂	Ⅰ

（1）由上表可知，空气质量日报中涉及的污染物主要是

和可吸入颗粒物（PM₁₀）；四座城市中，最容易出现酸雨的城市是

．
（2）汽车尾气则是城市大气中氮氧化物的主要来源之一．治理方法之一是在汽车排气管上加装“催化转化器”，使CO与NO_x反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，这些无毒气体是

．
（3）SO₂的排放是造成酸雨的主要因素．
①若用足量的氢氧化钠溶液吸收含二氧化硫的工业废气，写出该反应的化学反应方程式

．
②若将含二氧化硫废气通入氨水中，能发生多个反应，减少SO₂的排放量．请写出其中可能发生的一个氧化还原反应的化学方程式

．

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，反应原理为：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图1（夹持装置已略去）：
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

；
③有同学认为去掉装置A也可以达到实验目的，其理由是

；
（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；
2NO₂+Na₂CO₃═NaNO₂+NaNO₃+CO₂．
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NO₃^-、NO₂^-两种离子的物质的量随x变化关系如图2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．

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