Question

【題目】硝酸工業(yè)尾氣中的氮氧化合物NOx(NO、NO2、N2O4)常用的處理方法有以下兩種：

①堿液(Na2CO3或NaOH溶液)吸收法。用Na2CO3溶液吸收反應原理如下：

NO + NO2 + Na2CO3 == 2NaNO2 + CO2；2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + NaNO3 + CO2

②氨的催化氧化法，反應原理是：NOx + NH3N2 + H2O

現(xiàn)將標準狀況下2.016 L氮氧化合物NOx 通入50 mL 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液，恰好反應完全，且測得反應后溶液中n(NO2-)∶n(NO3-) = 4∶1，下列說法正確的是

A. 混合氣體中V(N2O4) = 0.336 L

B. 混合氣體中n(NO)∶n(NO2) = 1∶5

C. NOx能夠完全被Na2CO3溶液吸收，則x ≤ 1.5

D. 如采用氨的催化氧化法處理，理論消耗n(NH3) = mol

Answer 1

【答案】D

【解析】

（1）用Na2CO3溶液吸收：由方程式NO + NO2 + Na2CO3 == 2NaNO2 + CO2和2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + NaNO3 + CO2可知，NO單獨不能被吸收，NO和NO2混合氣體被Na2CO3溶液完全吸收，滿足n（NO2）：n（NO）≥1，當n（NO2）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為=1.5，即x 1.5；

（2）2.016 L氮氧化合物的物質的量為，其中含有NO、NO2、N2O4三種氣體，由方程式NO + NO2 + Na2CO3 == 2NaNO2 + CO2和2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + NaNO3 + CO2，把N2O4折換成NO2，恰好反應，溶液溶質為NaNO2、NaNO3，

由N元素守恒可知①n（NaNO2）+n（NaNO3）=n（NO2）+2n（N2O4）+n（NO），

由Na元素可知②2n（Na2CO3）=n（NaNO2）+n（NaNO3），

已知n（NO2）+n（N2O4）+n（NO）=0.09mol，

而n（NO2）+2n（N2O4）+n（NO）= n（NaNO2）+n（NaNO3）=2n（Na2CO3）=2×0.05L×1.0mol/L=0.1mol，

解得，n（N2O4）=0.01mol，V(N2O4)=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，

因n(NO2-)∶n(NO3-) = 4∶1，n（NaNO2）+n（NaNO3）=0.1mol，

解得，n（NaNO2）=0.08mol，n（NaNO3）=0.02mol，

由方程式可知，2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + NaNO3 + CO2，

0.04mol 0.02mol 0.02mol

NO + NO2 + Na2CO3 == 2NaNO2 + CO2，

0.03mol 0.03mol (0.08mol-0.02mol)

所以0.09mol氮氧化物中含有0.03molNO、0.01molN2O4和（0.07mol-0.01mol×2）=0.05molNO2，

n(NO)∶n(NO2)= 0.03mol：0.05mol=3:5，

（3）氨的催化氧化法：因為在氨催化還原法反應中，NO、NO2、N2O4中的N分別由+2價和+4價→0價，NH3中的N由－3價→0．根據(jù)得失電子相等的原理有：

0.03mol2+0.01mol24+0.05mol4=n(NH3)3，

解得n(NH3)=mol，即如采用氨的催化氧化法處理，理論消耗n(NH3) = mol。

A. 根據(jù)以上分析，混合氣體中V(N2O4) = 0.224 L，故A錯誤；

B. 根據(jù)以上分析，混合氣體中n(NO)∶n(NO2) = 0.03mol：0.05mol=3:5，故B錯誤；

C. 根據(jù)以上分析，NOx能夠完全被Na2CO3溶液吸收，則x 1.5，故C錯誤；

D. 如采用氨的催化氧化法處理，理論消耗n(NH3) = mol，故D正確。

答案選D。