题目内容

18．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）（所有支撑装置都未画出、有需要改进的地方）：
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的水蒸气．
③存在的安全隐患是易发生倒吸，尾气含有氮氧化物污染空气．
（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b表示NO3-随x值变化的关系；若用溶质质量分数为26.5%的 Na2CO3溶液吸收，则需要Na2CO3溶液至少200g．
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40g，则NOx中的x值为$\frac{7}{4}$．
（3）氨催化吸收法和Na2CO3溶液吸收法处理NOx尾气共同的优点是：将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染．

分析 （1）①氯化铵固体和氢氧化钙固体在加热的条件下发生反应生成氨气；
②氨气是碱性气体，可以用碱石灰来干燥；
③浓氨水具有挥发性，可以产生氨气，氨气是极易溶于水的气体，易和酸反应，氮氧化物和酸不反应；
（2）①当NOx被Na2CO3溶液完全吸收时，则n（NO2）≥n（NO），据此来回答；
②利用极限法和守恒法来解决问题即可；
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；
（3）氮氧化物有毒，对环境有污染．

解答 解：（1）①氯化铵固体和氢氧化钙固体在加热的条件下发生反应生成氨气，所以装置A的反应是：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O，
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
②氨气是碱性气体，可以用碱石灰来干燥，装置D中碱石灰的作用是除去气体中的水蒸气，
故答案为：除去气体中的水蒸气；
③A发生反应生成氨气，C装置中浓氨水具有挥发性，可以产生氨气，氨气极易溶于水易引发倒吸，氮氧化物是有毒气体，装置不能吸收排放到空气中污染空气，
故答案为：易发生倒吸，尾气含有氮氧化物污染空气；
（2）①由方程式可知，NO单独不能被吸收，NO和NO2混合气体被NaOH溶液完全吸收，满足n（NO2）：n（NO）≥1，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-，所以线b表示NO3-，
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，计算得碳酸钠溶液的质量=$\frac{53g}{26.5%}$=200g，
故答案为：NO3-；200；
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      
a+b=1
48a+32b=40
解得
a=0.5mol
b=0.5mol
n（NO2）=0.5mol×2+0.25mol=1.5mol
n（NO）=0.5mol
x=$\frac{0.5mol×1+1.5mol×2}{0.5mol+1.5mol}$=$\frac{7}{4}$，
故答案为：$\frac{7}{4}$；
（3）氮氧化物有毒，对环境有污染，用纯碱吸收氮氧化物能将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染，
故答案为：将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染．

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，要结合方程式中各个物理量之间的关系式解答，会根据题给信息计算x值，难度中等．

练习册系列答案
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（1）（1）X的气态氢化物的大量生产曾经解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，请写出该气态氢化物的电子式．
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（1）制备苯甲酸
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①球形冷凝管的作用是冷凝回流，其进水口是b（填“a”或“b”）．
②三颈瓶中反应的离子方程式．
③分离苯甲酸选用的玻璃仪器是BCD（填标号）
A分液漏斗  B玻璃棒  C烧杯  D漏斗  E蒸馏烧瓶   F直形冷凝管
④分离出的苯甲酸晶体中可能含有的杂质是K2SO4、MnSO4，为进一步提纯，应采用的方法是重结晶．
（2）制备苯甲酸钠
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⑤控制温度为70℃的方法是水浴加热．
⑥加入活性炭的作用是吸附色素．
⑦若提纯得到46.8g苯甲酸钠．则苯甲酸钠的产率是65.0%．

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