Question

15．硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物（NO與NO₂）是主要的大氣污染物之一，可用氨氧混合氣進(jìn)行選擇性催化還原處理．其主要反應(yīng)原理如下：
4NO+4NH₃+O₂$→_{140℃}^{催化劑}$4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃$→_{140℃}^{催化劑}$7N₂+12H₂O
某硝酸廠排放的尾氣中氮氧化合物的含量為2490mg/m³（體積已折算至標(biāo)準(zhǔn)狀況），其中NO與NO₂物質(zhì)的量比為4：1．設(shè)尾氣中氮氧化物與氨氧混合氣恰好完全反應(yīng)．
（1）尾氣中氮氧化合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量為19.37．
（2）尾氣中NO的含量為1800mg/m³．
（3）要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為10.64L．
另一種處理氮氧化物的方法是用燒堿進(jìn)行吸收，產(chǎn)物為NaNO₂、NaNO₃和H₂O．現(xiàn)有含0.5mol氮氧化物的尾氣，恰好被一定體積的25% NaOH溶液（密度1.28g/cm³）完全吸收．
（4）NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為8mol/L，體積為62.5mL．
（5）已知反應(yīng)后溶液中含有0.35mol NaNO₂．若將尾氣中NO與NO₂的平均組成記為NO_x，通過(guò)計(jì)算求x．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)尾氣中二氧化氮和一氧化氮的關(guān)系計(jì)算二氧化氮、一氧化氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計(jì)算氨氣和氧氣的物質(zhì)的量，最后根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算其平均相對(duì)分子質(zhì)量；
（2）根據(jù)m=nM計(jì)算；       
（3）根據(jù)V=nV_m計(jì)算需要氨氧混合氣體的體積；
（4）c=$\frac{1000ρω}{M}$，根據(jù)原子守恒知，氮氧化物的物質(zhì)的量等于氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$ 計(jì)算；
（5）根據(jù)方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O中氮原子守恒計(jì)算NO和NO2的物質(zhì)的量分別是多少，根據(jù)氧原子守恒解答．

解答 解：（1）設(shè)1m³尾氣中NO₂的物質(zhì)的量為x，則NO的物質(zhì)的量為4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，x=0.015mol，所以1m³尾氣中NO₂的物質(zhì)的量為0.015mol，則NO的物質(zhì)的量為0.06mol，
根據(jù)4NO+4NH₃+O₂$→_{140℃}^{催化劑}$4N₂+6H₂O知，0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，根據(jù)方程式6NO₂+8NH₃$→_{140℃}^{催化劑}$7N₂+12H₂O知，0.015molNO₂需要0.02molNH₃，所以氨氧混合氣體的平均摩爾質(zhì)量：$\frac{（0.06+0.02）mol×17g/mol+0.015mol×32g/mol}{（0.06mol+0.015mol+0.02mol）}$=19.37g/mol，所以其相對(duì)分子質(zhì)量為19.37，
故答案為：19.37；
（2）1m³尾氣中NO的物質(zhì)的量為0.06mol，所以其m=nM=0.06mol×30g/mol=1800mg，
故答案為：1800；
（3）處理1m³尾氣需要氨氧混合物的體積=（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，則要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為=2.128L×5=10.64L，故答案為：10.64；
（4）c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.28×25%}{40}$，根據(jù)原子守恒知，氮氧化物的物質(zhì)的量等于氫氧化鈉的物質(zhì)的量，所以V=$\frac{n}{c}$=$\frac{0.5mol}{8mol/L}$=62.5mL，
故答案為：8；62.5； 
（5）2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，根據(jù)氮原子守恒知，生成0.35mol亞硝酸鈉則生成0.15mol硝酸鈉，生成0.15mol硝酸鈉需要0.3mol二氧化氮，同時(shí)生成0.15mol亞硝酸鈉，0.2mol亞硝酸鈉需要0.1mol一氧化氮，所以二氧化氮的物質(zhì)的量是0.4mol，根據(jù)氧原子守恒得x=$\frac{0.1×1+0.4×2}{0.5}$=1.8，
故：平均組成NO_x中x=1.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查含氮物質(zhì)的有關(guān)計(jì)算，題目難度中等，根據(jù)原子守恒、質(zhì)量守恒結(jié)合方程式來(lái)分析解答，試題計(jì)算量較大，充分考查了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計(jì)算能力．