题目内容
12.工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NOx(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NOx,反应原理如下:4xNH3+6NOx$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$(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:
①装置A中发生反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
②装置D中碱石灰的作用是除去气体中含有的水蒸气.
(2)工业上也常用Na2CO3溶液吸收法处理NOx.
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应.
NO+NO2+Na2CO3═2NaNO2+CO2(Ⅰ)
2NO2+Na2CO3═NaNO2+NaNO3+CO2(Ⅱ)
①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,x的值不可能是C(填字母).
A.1.9 B.1.7 C.1.2
②将1mol NOx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NO2-的物质的量随x值变化的关系;若用溶质质量分数为42.4%的 Na2CO3溶液吸收,则需要Na2CO3溶液至少125g.
③用足量的Na2CO3溶液完全吸收NOx,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则NOx中的x值为1.875.
分析 (1)①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水;
②氨气属于碱性气体,能用碱性物质干燥;
(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO);
②利用极限法和反应生成的NaNO3和NaNO2中氮元素与钠元素之比为1:1来分析解答;
③利用差量法计算NO、NO2的物质的量,再根据平均摩尔质量法计算x值.
解答 解:(1)①在加热条件下,氯化铵和氢氧化钙反应生成氯化钙、氨气和水,2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②碱石灰能吸收水分而作干燥剂,氨气属于碱性气体,所以能用碱石灰干燥,
故答案为:除去气体中含有的水蒸气;
(2)①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时,则n(NO2)≥n(NO),当n(NO2):n(NO)=1时x值最小,x最小值为$\frac{2+1}{2}$=1.5,因为混有NO,所以x最大值<2,故x的取值范围为1.5≤x<2,所以x的值不可能是1.2,
故答案为:C;
②用极限法:若x=1.5气体应为NO和NO2混合物,物质的量比为1:1,按Ⅰ式反应,没有NO3-,线a应该表示NO2-;
用守恒法:反应生成的NaNO3和NaNO2中氮元素与钠元素之比为1:1,所以1mol NOx被完全吸收至少需碳酸钠0.5mol,质量为53g,所以至少需溶质质量分数为42.4%的 Na2CO3溶液质量$\frac{53}{42.4%}$=125g,
故答案为:NO2-;125;
③设由NO2和纯碱反应产生CO2为amol,
由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol,
2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2 质量增加
1mol△m=48g
amol 48ag
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2 质量增加
1mol△m=32g
bmol 32bg
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$,
解得a=0.75mol,b=0.25mol,
n(NO2)=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n(NO)=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}$=1.875,
故答案为:1.875.
点评 本题以氮氧化物为载体考查了物质间的反应,明确物质的性质是解本题关键,难点是(2)题的计算,把握反应中物质的量关系、原子守恒、极限法等为解答的关键,侧重分析与计算能力的考查,题目难度中等.
| A. | 曲线Ⅰ:滴加溶液到20 mL时溶液的pH=5则:c(H+)-c((NH3•H2O)=c(OH-)=1×10-9 mol•L-1 | |
| B. | 曲线Ⅰ:滴加溶液到20 mL时:c(Cl-)>c(NH4+)>c(H+)>c(OH-) | |
| C. | 曲线Ⅱ:滴加溶液在10 mL~20 mL之间存在:c(NH4+)=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+) | |
| D. | 曲线Ⅱ:滴加溶液到10 mL时:c(CH3COO-)-c(CH3COOH)=2[c(H+)-c(OH-)] |
| A. | 常温下硫的氧化物都是气体,通入水中都形成强酸 | |
| B. | 将FeCl3滴入饱和H2S溶液中,溶液的pH降低 | |
| C. | 将CO2通入CaSO4溶液中,无明显现象 | |
| D. | 充分利用含硫矿物,既可实现资源的有效利用,还可减轻酸雨污染 |
| A. | 5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3×6.02×1023 | |
| B. | 2.24 L CO2中含有的原子数为0.3×6.02×1023 | |
| C. | 200 mL 5 mol•L-1 Na2CO3溶液中,含6.02×1023个CO32- | |
| D. | 4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3×6.02×1023 |
| A. | 绿矾一FeSO4•7H2O | B. | 芒硝一Na2SO4•10H2O | ||
| C. | 明矾一Al(SO4)3•12H2O | D. | 胆矾一CuSO4•5H2O |
| A. | 氢氧化钠溶液 | B. | 食盐水 | C. | 浓硫酸 | D. | 盐酸 |
| A. | 氯气溶于水:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO- | |
| B. | Ba(OH)2溶液与H2SO4溶液反应:Ba2++2H++2OH-+SO42-═BaSO4↓+2H2O | |
| C. | Na2CO3溶液与稀硝酸反应:CO32-+2H+═CO2↑+H2O | |
| D. | NH4Cl 溶液显酸性:NH4++H2O?NH3•H2O+H+ |