Question

12．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圖1：

①裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為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．
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C（填字母）．
A．1.9      B．1.7      C．1.2
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^-兩種離子的物質的量隨x變化關系如圖2所示：
圖中線段a表示NO₂^-的物質的量隨x值變化的關系；若用溶質質量分數為42.4%的 Na₂CO₃溶液吸收，則需要Na₂CO₃溶液至少125g．
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44g，則NO_x中的x值為1.875．

Answer 1

分析 （1）①在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水；
②氨氣屬于堿性氣體，能用堿性物質干燥；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO）；
②利用極限法和反應生成的NaNO₃和NaNO₂中氮元素與鈉元素之比為1：1來分析解答；
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在加熱條件下，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、氨氣和水，2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
②堿石灰能吸收水分而作干燥劑，氨氣屬于堿性氣體，所以能用堿石灰干燥，
故答案為：除去氣體中含有的水蒸氣；
（2）①當NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收時，則n（NO₂）≥n（NO），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1.2，
故答案為：C；
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^-；
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，所以至少需溶質質量分數為42.4%的 Na₂CO₃溶液質量$\frac{53}{42.4%}$=125g，
故答案為：NO₂^-；125；
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
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=1}\\{48a+32b=44}\end{array}\right.$，
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．

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，把握反應中物質的量關系、原子守恒、極限法等為解答的關鍵，側重分析與計算能力的考查，題目難度中等．