Question

12．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1.7t纯净的NaNO₃固体，需消耗1.3t无水Na₂CO₃、消耗氧气的体积为67.2m³（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NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂．
（2）检验NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃杂质的方法是取少量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，否则无．
（3）生产过程中Na₂CO₃的利用率是0.82（计算结果精确到小数点后两位）．
（4）生产1.7t纯净的NaNO₃固体，可以处理硝酸生产中排出的尾气的体积为8960m³（标准状况下）．（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）体积分数：含0.5%NO、1.5%NO₂，即物质的量之比为1：3，纯碱溶液处理氮氧化物废气，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被Na₂CO₃溶液被完全吸收，同时放出CO₂，所以NO和NO₂与碳酸钠反应生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂；
（2）检验碳酸根离子的存在，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；
（3）NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂方程式可知，2NaNO₃～Na₂CO₃然后解题；
（4）根据得失电子守恒，列出氮的氧化物与氧气的关系，然后根据氧气的体积求出尾气的体积．

解答 解：（1）体积分数：含0.5%NO、1.5%NO₂，即物质的量之比为1：3，纯碱溶液处理氮氧化物废气，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被Na₂CO₃溶液被完全吸收，同时放出CO₂，所以NO和NO₂与碳酸钠反应生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂，故答案为：NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂；
（2）检验碳酸根离子的存在，具体操作为：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，故答案为：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；
（3）设生产过程中Na₂CO₃的利用率为x，NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂方程式可知，
2NaNO₃～Na₂CO₃
2×85          106                              
1.7             1.3x
则x=0.82，故答案为：0.82；       
（4）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×$\frac{67.2{m}^{3}}{22.4{m}^{3}/kmol}$
x=2kmol
n（NO）+n（NO₂）=8kmol
V（尾气）=$\frac{8×22.4}{0.02%}$=4480m³，故答案为：8960．

点评 本题考查化学方程式的书写，以及离子的检验，和利用关系式求转化率相关知识，比较简单．