Question

20．工業(yè)生產(chǎn)硝酸的尾氣中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄），對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)較大的威脅．
（1）工業(yè)上可用氨催化吸收法處理NO_x，反應(yīng)原理如下：4xNH₃+6NO_x$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$（2x+3）N₂+6xH₂O
某化學(xué)興趣小組模擬該處理過(guò)程的實(shí)驗(yàn)裝置如：

①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
②有同學(xué)認(rèn)為去掉裝置A也可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，其理由是濃氨水具有揮發(fā)性，NO_x進(jìn)入裝置C中會(huì)帶出氨氣．
（2）工業(yè)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(yīng)，
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂       （I）
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂    （II）
①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，x的值不可能是B（填字母）．
A．1.9B．1.3C．1.6
②將1mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收時(shí)，溶液中生成的NO₃ˉ、NO₂ˉ兩種離子的物質(zhì)的量隨x變化關(guān)系如圖2所示：圖中線段b表示NO₃^-離子隨x值變化的關(guān)系；若用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為21.2%的 Na₂CO₃溶液吸收，則需要Na₂CO₃溶液至少250g．
③用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每產(chǎn)生22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）CO₂（全部逸出）時(shí)，吸收液質(zhì)量就增加40g，則NO_x中的x值為$\frac{7}{4}$．

Answer 1

分析 （1）①氯化銨固體和氫氧化鈣固體在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)生成氨氣；
②濃氨水具有揮發(fā)性，可以產(chǎn)生氨氣；
（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時(shí)，則n（NO₂）≥n（NO），據(jù)此來(lái)回答；
②利用極限法和守恒法來(lái)解決問(wèn)題即可；
③利用差量法計(jì)算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算x值．

解答 解：（1）①氯化銨固體和氫氧化鈣固體在加熱的條件下發(fā)生反應(yīng)生成氨氣，所以裝置A的反應(yīng)是：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②C裝置中濃氨水具有揮發(fā)性，可以產(chǎn)生氨氣，去掉裝置A也可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br />故答案為：濃氨水具有揮發(fā)性，NO_x進(jìn)入裝置C中會(huì)帶出氨氣；
（2）①由方程式可知，NO單獨(dú)不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時(shí)x值最小，x最小值為$\frac{2+1}{2}$=1.5，因?yàn)榛煊蠳O，所以x最大值＜2，故x的取值范圍為1.5≤x＜2，所以x的值不可能是1.3，
故答案為：B；
②用極限法：若x=1.5氣體應(yīng)為NO和NO₂混合物，物質(zhì)的量比為1：1，按Ⅰ式反應(yīng)，沒(méi)有NO₃^-，線a應(yīng)該表示NO₂^-，所有線b表示NO₃^-，
用守恒法：反應(yīng)生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1：1，所以1mol NO_x被完全吸收至少需碳酸鈉0.5mol，質(zhì)量為53g，計(jì)算得碳酸鈉溶液的質(zhì)量為250g，
故答案為：NO₃^-；250；
③設(shè)由NO₂和純堿反應(yīng)產(chǎn)生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應(yīng)產(chǎn)生的CO₂為bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   質(zhì)量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質(zhì)量增加
                     1mol△m=32g
                     bmol     32bg      
a+b=1
48a+32b=40
解得
a=0.5mol
b=0.5mol
n（NO₂）=0.5mol×2+0.25mol=1.5mol
n（NO）=0.5mol
x=$\frac{0.5mol×1+1.5mol×2}{0.5mol+1.5mol}$=$\frac{7}{4}$，
故答案為：$\frac{7}{4}$．

點(diǎn)評(píng) 本題以氮氧化物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（2）題的計(jì)算，要結(jié)合方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式解答，會(huì)根據(jù)題給信息計(jì)算x值，難度中等．