Question

10．NO_x是空气的主要污染物．
（1）NO_x能形成酸雨，写出NO₂转化为HNO₃的化学方程式：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）在汽车尾气系统中安装催化转化器，可将NO_X还原成无害物质排出．
写出NO被CO还原的化学方程式：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）工业上通常用NO_x+NH₃→N₂+H₂O来消除NO_x的污染．现有NO₂和NO的混合气体3L，用3.5LNH₃恰好使其完全转化为N₂，则混合气体中NO₂和NO的体积之比为3：1（气体体积在同条件下测定）；
（4）实验室中NO_x的尾气常采用碱溶液来吸收，主要反应为：2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O，
NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O．现有标准状况下aL NO₂和bL NO，若用500mLNaOH溶液能恰好吸收完全，则NaOH溶液物质的量浓度是$\frac{a+b}{11.2}$mol•L^-1（用含有a、b的代数式表示）；
（5）将9mLNO₂依次通过足量的饱和NaHCO₃溶液、浓硫酸、Na₂O₂之后，用排水法将残留气体收集到集气瓶中，充分吸收后，保持温度和压强与初状态相同，此时集气瓶中的气体体积为0.75（不考虑水蒸气）．

Answer 1

分析 （1）二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮；
（2）NO被CO还原，可生成氮气和二氧化碳；
（3）NO、NO₂的混合气体3L，用同温同压下3.5LNH₃使其恰好完全转化为N₂，体积比等于物质的量比，可设混合气体3mol，NO、NO₂分别为xmol、ymol，与氨气反应时遵循电子守恒，以此来解答；
（4）由NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O、2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O可知，标准状况下aL NO₂和bL NO，若用500mLNaOH溶液能恰好吸收完全，则n（N）=n（NaOH），结合c=$\frac{n}{V}$计算；
（5）假定为3molNO₂，通过饱和碳酸氢钠溶液，首先发生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成1molNO、2molHNO₃，再发生反应：HNO₃+NaHCO₃=NaNO₃+CO₂↑+H₂O，生成2molCO₂，从饱和碳酸氢钠溶液出来的气体为1molNO、2molCO₂及水蒸气，再通过浓硫酸干燥，出来的气体为1molNO、2molCO₂，气体通过过氧化钠，发生反应2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂、2NO+O₂=2NO₂，从过氧化钠出来的气体最终为0.5molO₂、1molNO₂，最后用排水法收集，发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，据此计算解答．

解答 解：（1）二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，反应方程式为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，故答案为：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO；
（2）由题意可知，NO被CO还原，可生成氮气和二氧化碳，反应的方程式为2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂，
故答案为：2NO+2CO$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$N₂+2CO₂；
（3）NO、NO₂的混合气体3L，用同温同压下3.5LNH₃使其恰好完全转化为N₂，体积比等于物质的量比，可设混合气体3mol，氨气3.5mol，NO、NO₂分别为xmol、ymol，
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3\\;}\\{2x+4y=3.5×3}\end{array}\right.$，解得x=0.75mol，y=2.25mol，
则混合气体中NO₂、NO的物质的量之比为2.25mol：0.75mol=3：1，故答案为：3：1；
（4）由NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O、2NO₂+2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O可知，标准状况下aL NO₂和bL NO，若用500mLNaOH溶液能恰好吸收完全，则n（N）=n（NaOH），结合c=$\frac{n}{V}$=$\frac{\frac{a+b}{22.4}}{0.5}$=$\frac{a+b}{11.2}$，故答案为：$\frac{a+b}{11.2}$；
（5）假定为3molNO₂，通过饱和碳酸氢钠溶液，首先发生3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，生成1molNO、2molHNO₃，再发生反应：HNO₃+NaHCO₃=NaNO₃+CO₂↑+H₂O，生成2molCO₂，从饱和碳酸氢钠溶液出来的气体为1molNO、2molCO₂及水蒸气，再通过浓硫酸干燥，出来的气体为1molNO、2molCO₂，气体通过过氧化钠，发生反应2CO₂+2Na₂O₂═2Na₂CO₃+O₂，生成1molO₂，再发生反应2NO+O₂=2NO₂，1molNO消耗0.5molO₂，生成1molNO₂，故从过氧化钠出来的气体最终为0.5molO₂、1molNO₂，最后用排水法收集，发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，1molNO₂消耗O₂为1mol×$\frac{1}{4}$=0.25mol，故最终剩余的氧气为0.5mol-0.25mol=0.25mol，体积之比等于物质的量之比，故最终收集到的气体是0.25体积的O₂，所以9mLNO₂时集气瓶中的气体体积为0.25×$\frac{9}{3}$=0.75，故答案为：0.75．

点评 本题考查氧化还原反应的计算，为高频考点，把握电子守恒为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，题目难度不大．