Question

6．工業(yè)制硝酸的關(guān)鍵是氨的催化氧化，與硝酸工業(yè)相關(guān)的過程中產(chǎn)生的氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假設(shè)不含N₂O₄）的處理與應(yīng)用也是科學(xué)研究的熱點．

（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程的實驗裝置如圖1：
①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O．
②裝置D中堿石灰的作用是除去氣體中含有的水蒸氣．
（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，x的值不可能是A（填字母）．
A．1.4          B．1.6         C 1.8
②將1mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收時，溶液中生成的NO₃^-、NO₂^-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a表示NO₂^-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，吸收液質(zhì)量就增加44g，則NO_x中的x值為1.875．
（3）氨催化吸收法和Na₂CO₃溶液吸收法處理NO_x尾氣的意義是將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，防止有毒氣體的污染．（4）尿素也可用于吸收處理NO_x，其反應(yīng)原理為：
NO+NO₂+H₂O═2HNO₂
2HNO₂+CO（NH₂）₂═2N₂↑+CO₂↑+3H₂O．
當(dāng)混合氣體中NO、NO₂按上述反應(yīng)中系數(shù)比時吸收效果最佳．若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V（空氣）：V（NO）=1：1（空氣中氧氣的體積含量約為20%）．

Answer 1

分析 （1）①A中氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣、氯化鈣和水；
②氨氣為堿性氣體，c中揮發(fā)的氨氣含有水蒸氣，進(jìn)入E加熱前應(yīng)進(jìn)行干燥，應(yīng)選擇堿性干燥劑；
（2）①當(dāng)NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），以此計算x；
②由圖可知，xx=1.5，溶液中生成的NO₃^-、NO₂^-兩種離子，a為最大，b為最��；由生成物化學(xué)式可知，NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1：1；
③利用差量法計算NO、NO₂的物質(zhì)的量，再根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計算x值；
（3）氮氧化物有毒，對環(huán)境有污染；
（4）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，應(yīng)通入一定量空氣，達(dá)到混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=1：1．

解答 解：（1）①氮的氧化物可以造成光化學(xué)煙霧，故答案為：造成光化學(xué)煙霧 （或?qū)е滤嵊辏��?br />②A中氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下反應(yīng)生成氨氣、氯化鈣和水，方程式：2NH₄Cl+Ca（OH）₂  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂  $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
③堿石灰為堿性干燥劑，氨氣為堿性氣體，所以可以用堿石灰干燥氨氣，
故答案為：除去氣體中含有的水蒸氣；
（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(dāng)n（NO₂）：n（NO）=1時x值最小，x最小值為$\frac{1+2}{2}$=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：A；
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NO+NO₂+Na₂CO₃═2NaNO₂+CO₂反應(yīng)，沒有NO₃^-，線a應(yīng)該表示NO₂^-；
由守恒法可知：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，所以碳酸鈉溶液的質(zhì)量為$\frac{53g}{21.2%}$=250g，
故答案為：NO₂^-；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△m=48g
                                                  1mol                      48g
                                                  amol                     48ag
 NO+NO₂+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂～質(zhì)量增加△m=32g
                                            1mol                      32g
                                            bmol                     32bg       
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$，
解得a=0.75mol，b=0.25mol，
n（NO₂）=0.75mol×2+0.25mol=1.75mol
n（NO）=0.25mol
x=$\frac{0.25mol×1+1.75mol×2}{0.25mol+1.75mol}$=1.875，
故答案為：1.875；
（3）氮氧化物有毒，對環(huán)境有污染，用純堿吸收氮氧化物能將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，防止有毒氣體的污染，
故答案為：將有毒氣體轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，防止有毒氣體的污染；
（4）若混合氣體中V（NO）：V（NO₂）=5：1時，可設(shè)NO為5mol，NO₂為1mol，為使氣體被完全吸收，應(yīng)滿足NO為3mol，NO₂為3mol，則需反應(yīng)2molNO生成NO₂，
由方程式2NO+O₂=2NO₂可知，需要1molO₂，又空氣中氧氣的體積含量約為20%，則需要5mol空氣，
所以V（空氣）：V（NO）=5：5=1：1，
故答案為：1：1．

點評 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，難點是（2）③題的計算，要結(jié)合方程式中各個物理量之間的關(guān)系式解答，會根據(jù)題給信息計算x值，難度中等．