Question

12．NaNO₃是重要的化工原料，可通過下列方法制備：
第一步：在吸收塔中，將硝酸生產中排出的尾氣（體積分數：含0.5%NO、1.5%NO₂）
用純堿溶液完全吸收．
第二步：將吸收塔中的混合液送入轉化塔中，加入50%HNO₃溶液，同時通入足量的壓縮空氣攪拌，充分反應，得到NaNO₃和硝酸的混合液．
第三步：將轉化塔中的混合液用純堿中和后，經蒸發濃縮、冷卻結晶、離心分離、干燥，得NaNO₃成品．
已知：每生產1.7t純凈的NaNO₃固體，需消耗1.3t無水Na₂CO₃、消耗氧氣的體積為67.2m³（標準狀況下）和一定量的HNO₃．生產過程中排出的尾氣中均不含氮氧化物．
回答下列問題：
（1）第一步生產過程中發生反應的總化學方程式是NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂．
（2）檢驗NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃雜質的方法是取少量NaNO₃樣品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則無．
（3）生產過程中Na₂CO₃的利用率是0.82（計算結果精確到小數點后兩位）．
（4）生產1.7t純凈的NaNO₃固體，可以處理硝酸生產中排出的尾氣的體積為8960m³（標準狀況下）．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）體積分數：含0.5%NO、1.5%NO₂，即物質的量之比為1：3，純堿溶液處理氮氧化物廢氣，NO單獨不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被Na₂CO₃溶液被完全吸收，同時放出CO₂，所以NO和NO₂與碳酸鈉反應生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂；
（2）檢驗碳酸根離子的存在，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則無；
（3）NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂方程式可知，2NaNO₃～Na₂CO₃然后解題；
（4）根據得失電子守恒，列出氮的氧化物與氧氣的關系，然后根據氧氣的體積求出尾氣的體積．

解答 解：（1）體積分數：含0.5%NO、1.5%NO₂，即物質的量之比為1：3，純堿溶液處理氮氧化物廢氣，NO單獨不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被Na₂CO₃溶液被完全吸收，同時放出CO₂，所以NO和NO₂與碳酸鈉反應生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂，故答案為：NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂；
（2）檢驗碳酸根離子的存在，具體操作為：取少量NaNO₃樣品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則無，故答案為：取少量NaNO₃樣品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則無；
（3）設生產過程中Na₂CO₃的利用率為x，NO+3NO₂+2Na₂CO₃═3NaNO₂+NaNO₃+2CO₂方程式可知，
2NaNO₃～Na₂CO₃
2×85          106                              
1.7             1.3x
則x=0.82，故答案為：0.82；       
（4）設NO的物質的量為xmol，則NO₂的物質的量為3xmol
因為3n（NO）+n（NO₂）=4n（O₂）即 3x+3x=4×$\frac{67.2{m}^{3}}{22.4{m}^{3}/kmol}$
x=2kmol
n（NO）+n（NO₂）=8kmol
V（尾氣）=$\frac{8×22.4}{0.02%}$=4480m³，故答案為：8960．

點評 本題考查化學方程式的書寫，以及離子的檢驗，和利用關系式求轉化率相關知識，比較簡單．