Question

9．加入硝酸可改變煙氣中NO和NO₂的比，反應為：NO+2HNO₃→3NO₂+H₂O
當煙氣中n（NO）：n（NO₂）=2：3時，吸收率最高．
lm³煙氣含2000mgNO_x，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
計算：
（1）為了達到最高吸收率，1m³煙氣需用硝酸的物質的量（保留3位小數）．
（2）1m³煙氣達到最高吸收率90%時，吸收后生成NaNO₂的質量（假設上述吸收反應中，反應①比反應②迅速．計算結果保留1位小數）．

Answer 1

分析 （1）根據n（NO）：n（NO₂）=9：1，結合1m³煙氣中含有的二者質量計算煙氣中n（NO）、n（NO₂），令需要加入的硝酸為2x，根據方程式NO+2HNO₃=3NO₂+H₂O可知，反應的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，利用吸收率最高時比例關系列方程計算；
（2）發生反應NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+12[n（NO₂）-n（NO）]，再根據m=nM計算，注意吸收率為90%，實際質量為完全吸收的90%．

解答 解：（1）由于n（NO）：n（NO₂）=9：1，則30×n（NO）+$\frac{1}{9}$n（NO）×46=2，解得n（NO）=0.057mol令需要加入的硝酸為2x，根據方程式NO+2HNO₃=3NO₂+H₂O可知，反應的n（NO）=x、生成n（NO₂）=3x，則$\frac{0.057-x}{\frac{1}{9}×0.057+3x}=\frac{2}{3}$，解得x=0.0176mol，故n（HNO₃）=2x=0.035mol，
答：為了達到最高吸收率，1m³煙氣需用硝酸的物質的量0.035mol；
（2）發生反應NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂、2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂，由方程式可知n（NaNO₂）=2n（NO）+$\frac{1}{2}$[n（NO₂）-n（NO）]=$\frac{3}{2}$n（NO）+$\frac{1}{2}$n（NO₂）=$\frac{3}{2}$×（0.057mol-0.0176mol）+$\frac{1}{2}$×（ $\frac{1}{9}$×0.057mol+3×0.0176mol）=0.0887mol，所以m（NaNO₂）=0.0887mol×69g/mol×90%=5.5g，
答：吸收后生成NaNO₂的質量為5.5g．

點評 本題考查氮的氧化物的性質及其對環境的影響和探究物質的組成或測量物質的含量，題目綜合性強，有一定的難度．