Question

工業生產硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設不含N₂O₄），對生態環境和人類健康帶來較大的威脅。

（1）工業上可用氨催化吸收法處理NO_x ，反應原理如下：

4xNH₃ +6 NO_x （2x + 3）N₂ + 6xH₂O

某化學興趣小組模擬該處理過程的實驗裝置如下：

①裝置A中發生反應的化學方程式為  ▲  。

②裝置D中堿石灰的作用是  ▲  。

（2）工業上也常用Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x 。

已知： NO不能與Na₂CO₃溶液反應，。 

NO + NO₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₂ + CO₂        （I）

                 2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂      （II）

①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，x的值不可能是  ▲  （填字母）。

A．1.3       B．1.6      C．1.8

②將1mol NO_x  通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收時，溶液中生成的NO₃ˉ、NO₂ˉ兩種離子的物質的量隨x變化關系如圖所示：

                

圖中線段a表示  ▲  離子隨x值變化的關系；若用溶質質量分數為21.2%的 Na₂CO₃溶液吸收，則需要Na₂CO₃溶液至少  ▲  g。

③用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產生22.4L（標準狀況）CO₂（全部逸出）時，吸收液質量就增加44g，則NO_x中的x值為  ▲  。

（3）氨催化吸收法和Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x尾氣共同的優點是  ▲  。

Answer 1

（1）①2NH₄Cl +Ca(OH)₂    CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O（2分）

②除去氣體中含有的水蒸氣（1分）

（2）①  A（1分）  

② NO₂ˉ （1分）  250 （2分）

③15/8 （或1.875 ）（2分）

（3）將有毒氣體轉化成無毒的物質，防止有毒氣體的污染（1分）

解析：

（2）因為是完全吸收 n(NO₂) ≥ n(NO)

②用極限法：若x=1.5 氣體應為NO和NO₂混合物，物質的量比為1︰1。按I式反應，沒有NO₃ˉ，線a應該表示NO₂ˉ。

用守恒法：反應生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1︰1，所以1molNO_x被完全吸收至少需碳酸鈉0.5mol，質量為53g ，計算得碳酸鈉溶液的質量為250g

（3）設由NO₂與純堿反應產生的CO₂為a mol
由NO和NO₂與純堿反應產生的CO₂為b mol
2NO₂ + Na₂CO₃=NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂     △m = 48g
                                a           48a

NO + NO₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₂ + CO₂      △m = 32g
                              b            32b

a+b=1             a=0.75mol

48a+32b=44        b=0.25mol

 

n(NO₂) = 0.75mol×2+0.25mol=1.75mol

n(NO) = 0.25mol

x===1.875