Question

某亚硝酸钠生产厂采用硝酸为原料，其生产原理是NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O．工艺流程如下

（1）分解塔中填有大量的瓷环，其目的是：

 

．
（2）按一定计量比在反应塔中通SO₂和喷入硝酸，若反应后生成的NO与NO₂物质的量之比恰好1：1，则分解塔中发生反应的化学方程式为：

 

．试从产物产率的角度分析该反应中硝酸的浓度不宜过大或过小的原因是

 

，若硝酸过浓度，吸收塔中可能发生的副反应化学方程式为

 

．
（3）通入一定量的N₂的目的是：

 

．
（4）吸收塔中尾气如何再利用：

 

．

Answer 1

考点：亚硝酸盐,制备实验方案的设计

专题：氮族元素

分析：根据工艺流程可知：将SO₂通入7～10mol/L的HNO₃溶液中后，有H₂SO₄生成，可知SO₂在反应中做还原剂被氧化，HNO₃被还原为NO与NO₂；将生成的混合物冷却后，向NO与NO₂的混合气体中通入氮气后在吸收塔中被7～10mol/L的氢氧化钠溶液吸收，通入的氮气可以使NO和NO₂混合气体被稀释，能被氢氧化钠充分吸收，发生反应：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，得到主产物NaNO₂；如果硝酸的浓度控制得当，得到的NO和NO₂比例是1：1，则将会被氢氧化钠溶液完全吸收，但如果硝酸的浓度过高，则会导致所得的混合气体中NO₂的含量过高而过量，此时会在尾气中会有过量的NO₂，而如果硝酸的浓度偏低，则会导致所得的混合气体中NO的含量过高而过量，所得的尾气中会有NO，但无论是哪种情况，都可以通入适量的O₂，再进入吸收塔，循环吸收来进行尾气处理．
（1）根据瓷环的作用来分析；
（2）根据HNO₃被还原后生成的NO与NO₂物质的量之比恰好是1：1可知，氮元素得4mol电子，能将2molSO₂氧化为2molH₂SO₄，据此写出反应；根据浓硝酸的还原产物是NO₂，稀硝酸的还原产物是NO，据此分析；根据当硝酸过浓时，生成的二氧化氮过多来分析；
（3）根据通入一定量的N₂的目的来分析；
（4）根据吸收塔中尾气的成分主要是NO和NO₂来分析．

解答：解：（1）分解塔中填有大量的瓷环，其目的是增大接触面，使两者充分接触反应，提高原料利用率，故答案为：增大接触面，使两者充分接触反应，提高原料利用率；
（2）HNO₃被还原后生成的NO与NO₂物质的量之比恰好是1：1，即2molHNO₃被还原时氮元素得4mol电子，能将2molSO₂氧化为2molH₂SO₄，故化学方程式为：2HNO₃+2SO₂+H₂O═NO+NO₂+2H₂SO₄；浓硝酸的还原产物是NO₂，稀硝酸的还原产物是NO，故当硝酸浓度过大，主要还原生成NO₂，导致亚硝酸钠产率降低；若硝酸浓度过低，分解塔中出来的主要是NO，亚硝酸钠产率也低；当硝酸过浓时，生成的二氧化氮过多，还可能发生NO₂与氢氧化钠的反应：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，
故答案为：2HNO₃+2SO₂+H₂O═NO+NO₂+2H₂SO₄；硝酸浓度过大，主要还原生成NO₂，导致亚硝酸钠产率降低；若硝酸浓度过低，分解塔中出来的主要是NO，亚硝酸钠产率也低；2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（3）通入一定量的N₂可以稀释气体，提高气体的吸收率，故答案为：稀释气体，提高吸收率；
（4）吸收塔中尾气的成分主要是NO和NO₂，故可以通入适量的O₂，再进入吸收塔，循环吸收，故答案为：通入适量的O₂，再进入吸收塔，循环吸收；

点评：本题考查了亚硝酸钠的生产流程和过程中涉及到的氧化还原反应，分析尾气处理时应注意根据尾气中的成分来选择合适的处理方法．