Question

某亞硝酸鈉生產(chǎn)廠采用硝酸為原料，其生產(chǎn)原理是NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O．工藝流程如下

（1）分解塔中填有大量的瓷環(huán)，其目的是：

 

．
（2）按一定計(jì)量比在反應(yīng)塔中通SO₂和噴入硝酸，若反應(yīng)后生成的NO與NO₂物質(zhì)的量之比恰好1：1，則分解塔中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．試從產(chǎn)物產(chǎn)率的角度分析該反應(yīng)中硝酸的濃度不宜過(guò)大或過(guò)小的原因是

 

，若硝酸過(guò)濃度，吸收塔中可能發(fā)生的副反應(yīng)化學(xué)方程式為

 

．
（3）通入一定量的N₂的目的是：

 

．
（4）吸收塔中尾氣如何再利用：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：亞硝酸鹽,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：氮族元素

分析：根據(jù)工藝流程可知：將SO₂通入7～10mol/L的HNO₃溶液中后，有H₂SO₄生成，可知SO₂在反應(yīng)中做還原劑被氧化，HNO₃被還原為NO與NO₂；將生成的混合物冷卻后，向NO與NO₂的混合氣體中通入氮?dú)夂笤谖�收塔中�?～10mol/L的氫氧化鈉溶液吸收，通入的氮?dú)饪梢允筃O和NO₂混合氣體被稀釋，能被氫氧化鈉充分吸收，發(fā)生反應(yīng)：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，得到主產(chǎn)物NaNO₂；如果硝酸的濃度控制得當(dāng)，得到的NO和NO₂比例是1：1，則將會(huì)被氫氧化鈉溶液完全吸收，但如果硝酸的濃度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致所得的混合氣體中NO₂的含量過(guò)高而過(guò)量，此時(shí)會(huì)在尾氣中會(huì)有過(guò)量的NO₂，而如果硝酸的濃度偏低，則會(huì)導(dǎo)致所得的混合氣體中NO的含量過(guò)高而過(guò)量，所得的尾氣中會(huì)有NO，但無(wú)論是哪種情況，都可以通入適量的O₂，再進(jìn)入吸收塔，循環(huán)吸收來(lái)進(jìn)行尾氣處理．
（1）根據(jù)瓷環(huán)的作用來(lái)分析；
（2）根據(jù)HNO₃被還原后生成的NO與NO₂物質(zhì)的量之比恰好是1：1可知，氮元素得4mol電子，能將2molSO₂氧化為2molH₂SO₄，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)；根據(jù)濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO₂，稀硝酸的還原產(chǎn)物是NO，據(jù)此分析；根據(jù)當(dāng)硝酸過(guò)濃時(shí)，生成的二氧化氮過(guò)多來(lái)分析；
（3）根據(jù)通入一定量的N₂的目的來(lái)分析；
（4）根據(jù)吸收塔中尾氣的成分主要是NO和NO₂來(lái)分析．

解答：解：（1）分解塔中填有大量的瓷環(huán)，其目的是增大接觸面，使兩者充分接觸反應(yīng)，提高原料利用率，故答案為：增大接觸面，使兩者充分接觸反應(yīng)，提高原料利用率；
（2）HNO₃被還原后生成的NO與NO₂物質(zhì)的量之比恰好是1：1，即2molHNO₃被還原時(shí)氮元素得4mol電子，能將2molSO₂氧化為2molH₂SO₄，故化學(xué)方程式為：2HNO₃+2SO₂+H₂O═NO+NO₂+2H₂SO₄；濃硝酸的還原產(chǎn)物是NO₂，稀硝酸的還原產(chǎn)物是NO，故當(dāng)硝酸濃度過(guò)大，主要還原生成NO₂，導(dǎo)致亞硝酸鈉產(chǎn)率降低；若硝酸濃度過(guò)低，分解塔中出來(lái)的主要是NO，亞硝酸鈉產(chǎn)率也低；當(dāng)硝酸過(guò)濃時(shí)，生成的二氧化氮過(guò)多，還可能發(fā)生NO₂與氫氧化鈉的反應(yīng)：2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O，
故答案為：2HNO₃+2SO₂+H₂O═NO+NO₂+2H₂SO₄；硝酸濃度過(guò)大，主要還原生成NO₂，導(dǎo)致亞硝酸鈉產(chǎn)率降低；若硝酸濃度過(guò)低，分解塔中出來(lái)的主要是NO，亞硝酸鈉產(chǎn)率也低；2NO₂+2NaOH═NaNO₃+NaNO₂+H₂O
（3）通入一定量的N₂可以稀釋氣體，提高氣體的吸收率，故答案為：稀釋氣體，提高吸收率；
（4）吸收塔中尾氣的成分主要是NO和NO₂，故可以通入適量的O₂，再進(jìn)入吸收塔，循環(huán)吸收，故答案為：通入適量的O₂，再進(jìn)入吸收塔，循環(huán)吸收；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了亞硝酸鈉的生產(chǎn)流程和過(guò)程中涉及到的氧化還原反應(yīng)，分析尾氣處理時(shí)應(yīng)注意根據(jù)尾氣中的成分來(lái)選擇合適的處理方法．