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.

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