Question

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

①裝置A中發(fā)生反應的化學方程式2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
②有同學認為去掉裝置A也可以達到實驗目的，其理由是濃氨水具有揮發(fā)性，NO_x進入裝置C中會帶出氨氣．
（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，
NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂       （I）
2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂    （II）
①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，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，溶液中生成的NO₃ˉ、NO₂ˉ兩種離子的物質的量隨x變化關系如圖2所示：圖中線段b表示NO₃^-離子隨x值變化的關系；若用溶質質量分數為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，每產生22.4L（標準狀況）CO₂（全部逸出）時，吸收液質量就增加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)生反應生成氨氣；
②濃氨水具有揮發(fā)性，可以產生氨氣；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），據此來回答；
②利用極限法和守恒法來解決問題即可；
③利用差量法計算NO、NO₂的物質的量，再根據平均摩爾質量法計算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)生反應生成氨氣，所以裝置A的反應是：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，可以產生氨氣，去掉裝置A也可以達到實驗目的，
故答案為：濃氨水具有揮發(fā)性，NO_x進入裝置C中會帶出氨氣；
（2）①由方程式可知，NO單獨不能被吸收，NO和NO₂混合氣體被NaOH溶液被完全吸收，滿足n（NO₂）：n（NO）≥1，當n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為$\frac{2+1}{2}$=1.5，因為混有NO，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氣體應為NO和NO₂混合物，物質的量比為1：1，按Ⅰ式反應，沒有NO₃^-，線a應該表示NO₂^-，所有線b表示NO₃^-，
用守恒法：反應生成的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，質量為53g，計算得碳酸鈉溶液的質量為250g，
故答案為：NO₃^-；250；
③設由NO₂和純堿反應產生CO₂為amol，
由NO和NO₂與純堿反應產生的CO₂為bmol，
 2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂   質量增加
                        1mol△m=48g
                        amol    48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂ 質量增加
                     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：$\frac{7}{4}$．

點評 本題以氮氧化物為載體考查了物質間的反應，明確物質的性質是解本題關鍵，難點是（2）題的計算，要結合方程式中各個物理量之間的關系式解答，會根據題給信息計算x值，難度中等．