Question

6．烟气中NO_X是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₄）．
（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NO0.25L（标准状况，保留2位小数）．
（2）工业上通常用溶质质量分数为0.150的Na₂CO₃水溶液（密度1.16g/mL）作为NO_X吸收剂，该碳酸钠溶液物质的量浓度为1.64mol/L（保留2位小数）．
（3）已知：
NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂ ①
2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ②
1m³含2000mgNO_X的烟气用质量分数为0.150的碳酸钠溶液吸收．若吸收率为80%，吸收后的烟气仍然不符合排放标准，理由：因通过Na₂CO₃溶液吸收后，吸收后烟气总体积减小，NO_x含量仍超过400mg/m³．
（4）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2000mg NO_X，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
计算：
（i）为了达到最高吸收率，1m³烟气需用硝酸的物质的量0.035mol（保留3位小数）．
（ii）1m³烟气达到最高吸收率90%时，吸收后生成NaNO₂的质量5.5g
（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=$\frac{m}{M}$计算NO的物质的量，根V=nV_m计算NO的体积；
（2）根据c=$\frac{1000ρw}{M}$计算碳酸钠溶液物质的量浓度；
（3）未被被吸收的NO_x的质量为2000mg×（1-80%）=400mg，因吸收后烟气总体积减小，NO_x含量仍超过400mg/m³；
（4）（i）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；
（ii）发生反应NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+$\frac{1}{2}$[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$\frac{0.34g}{30g/mol}$×22.4L/mol=0.25L，故答案为：0.25；
（2）该碳酸钠溶液物质的量浓度为$\frac{1000×1.16×0.15}{106}$mol/L=1.64mol/L，故答案为：1.64；
（3）未被被吸收的NO_x的质量为2000mg×（1-80%）=400mg，因吸收后烟气总体积减小，NO_x含量仍超过400mg/m³，故不符合，
故答案为：因通过Na₂CO₃溶液吸收后，吸收后烟气总体积减小，NO_x含量仍超过400mg/m³；
（4）（i）由于n（NO）：n（NO₂）=9：1，则30×n（NO）+$\frac{1}{9}$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）：（$\frac{1}{9}$×0.057+3x）=2：3，解得x=0.0176mol，故n（HNO₃）=2x=0.035mol，
故答案为：0.035mol；
（ii）发生反应NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+$\frac{1}{2}$[n（NO₂）-n（NO）]=$\frac{3}{2}$n（NO）+$\frac{1}{2}$n（NO₂）=$\frac{3}{2}$×（0.057mol-0.0176mol）+$\frac{1}{2}$×（$\frac{1}{9}$×0.057mol+3×0.0176mol）=0.0887mol，所以m（NaNO₂）=0.0887mol×69g/mol×90%=5.5g，
故答案为：5.5g．

点评 本题考查物质的量浓度计算、物质含量的有关计算等，难度较大，（3）为易错点，容易忽略体积变化，（4）中的计算是难点，数据计算量较大，（ii）中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．