Question

6．煙氣中NO_X是NO和NO₂的混合物（不含N₂O₄）．
（1）根據廢氣排放標準，1m³煙氣最高允許含400mg NO_X．若NO_X中NO質量分數為0.85，則1m³煙氣中最高允許含NO0.25L（標準狀況，保留2位小數）．
（2）工業上通常用溶質質量分數為0.150的Na₂CO₃水溶液（密度1.16g/mL）作為NO_X吸收劑，該碳酸鈉溶液物質的量濃度為1.64mol/L（保留2位小數）．
（3）已知：
NO+NO₂+Na₂CO₃→2NaNO₂+CO₂ ①
2NO₂+Na₂CO₃→NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ②
1m³含2000mgNO_X的煙氣用質量分數為0.150的碳酸鈉溶液吸收．若吸收率為80%，吸收后的煙氣仍然不符合排放標準，理由：因通過Na₂CO₃溶液吸收后，吸收后煙氣總體積減小，NO_x含量仍超過400mg/m³．
（4）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．1m³煙氣含2000mg NO_X，其中n（NO）：n（NO₂）=9：1．
計算：
（i）為了達到最高吸收率，1m³煙氣需用硝酸的物質的量0.035mol（保留3位小數）．
（ii）1m³煙氣達到最高吸收率90%時，吸收后生成NaNO₂的質量5.5g
（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NO的質量分數計算NO的質量，在根據n=$\frac{m}{M}$計算NO的物質的量，根V=nV_m計算NO的體積；
（2）根據c=$\frac{1000ρw}{M}$計算碳酸鈉溶液物質的量濃度；
（3）未被被吸收的NO_x的質量為2000mg×（1-80%）=400mg，因吸收后煙氣總體積減小，NO_x含量仍超過400mg/m³；
（4）（i）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；
（ii）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）]，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）NO的最大質量為400mg×0.85=340mg，NO的體積為$\frac{0.34g}{30g/mol}$×22.4L/mol=0.25L，故答案為：0.25；
（2）該碳酸鈉溶液物質的量濃度為$\frac{1000×1.16×0.15}{106}$mol/L=1.64mol/L，故答案為：1.64；
（3）未被被吸收的NO_x的質量為2000mg×（1-80%）=400mg，因吸收后煙氣總體積減小，NO_x含量仍超過400mg/m³，故不符合，
故答案為：因通過Na₂CO₃溶液吸收后，吸收后煙氣總體積減小，NO_x含量仍超過400mg/m³；
（4）（i）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（0.057-x）：（$\frac{1}{9}$×0.057+3x）=2：3，解得x=0.0176mol，故n（HNO₃）=2x=0.035mol，
故答案為：0.035mol；
（ii）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，
故答案為：5.5g．

點評 本題考查物質的量濃度計算、物質含量的有關計算等，難度較大，（3）為易錯點，容易忽略體積變化，（4）中的計算是難點，數據計算量較大，（ii）中注意根據方程式判斷亞硝酸鈉與二氧化氮、一氧化氮的物質的量關系．