Question

雾霾天气严重影响人们的生活质量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。

（1）氮、氧元素非金属性较强的是_____。(用元素符号回答)

（2）NH₃催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如图1所示：

①由图1可知SCR技术中的氧化剂为：_________________。

②用Fe做催化剂时，在氨气足量的情况下，不同c(NO)/c(NO₂)对应的脱氮率如图2所示，效果最佳的c(NO)/ c(NO₂)=_________。

（3）硝酸厂常用如下烧碱吸收法处理氦氧化物(NO与NO₂)尾气。氮氧化物(NO与NO₂)用烧碱进行吸收，产物为NaNO₂、NaNO₃和H₂O。现有含0.5mol氮氧化物的尾气，恰好被一定体积的25%NaOH溶液(密度1.28g/cm³)完全吸收。已知反应后溶液中含有0.35mo1NaNO₂。则尾气中NO与NO₂的物质的量之比为______。(已知:2NO₂+2NaOH=NaNO₃+NaNO₂+H₂O、NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O)

（4）现将一定量的铁和铜的混合物分为等质量的4份，分别加入等浓度不同体积的稀硝酸[假设反应中稀硝酸的还原产物只有NO)，产生气体在标准状况下的体积与剩余固体的质量如下表:

硝酸体枳（mL)	100	200	300	400
剩余固体（g)	18.0	9.6	0	0
放出气体的体积（mL)	2240	4480	6720

计算原混合物中铁和铜的物质的量比为_______________。

Answer

O NO、NO2 1:1 1:4 2:1

【解析】分析：（1）根据元素周期表中的规律知识来回答；

（2）①得电子化合价降低的反应物是氧化剂；

②根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好；

（3）根据原子守恒计算；

（4）根据表中数据可判断前两次实验中金属过量，结合金属的性质、反应的先后顺序以及守恒法计算。

详【解析】
（1）同周期元素的原子的得电子能力（元素的非金属性）从左到右逐渐增强，氮、氧元素非金属性较强的是O；

（2）①根据图象知，反应物是NO、NO2和NH3，生成物是N2和H2O，氮氧化物中N元素化合价由正化合价变为0价、氨气中N元素化合价由-3价变为0价，所以氧化剂是NO、NO2；

②根据纵坐标判断，相同温度下，脱氢率越高的效果越好，所以其比值为1：1时最好；

（3）根据N原子守恒得n（NaNO3）=n（NOx）-n（NaNO2）=0.5mol-0.35mol=0.15mol，NO、NO2和NaOH溶液反应方程式为2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O和NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，生成0.15mol硝酸钠需要0.3molNO2，同时生成0.15mol亚硝酸钠，含有0.2mol的亚硝酸钠是NO和NO2混合与NaOH反应得到的，得到的0.2mol亚硝酸钠需要0.1molNO2、0.1molNO，所以NO、NO2的物质的量分别是0.1mol、0.4mol，则尾气中NO与NO2的物质的量之比为1:4；

（4）100～200mL时，溶解金属质量=18.0g-9.6g=8.4g，金属有剩余，说明生成的金属阳离子是二价铁离子，增加n（NO）=(4.48L−2.24L)÷22.4L/mol=0.1mol，根据转移电子守恒得n（金属）=0.1mol×(5−2)/2=0.15mol，金属平均摩尔质量=8.4g/0.15mol=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0～100mL溶解的铁和100～200mL溶解的铁质量相等，因此0～100mL溶解的Fe为8.4g；200～300mL时，溶解金属质量=9.6g-0=9.6g，增加n（NO）=(6.72L−4.48L)÷22.4L/mol=0.1mol，假设溶解的完全是铜，根据转移电子守恒得n（金属）=0.1mol×(5−2)/2=0.15mol，金属平均摩尔质量=9.6g/0.15mol=64g/mol，所以溶解的完全是Cu，即铁恰好和200mL硝酸完全反应生成硝酸亚铁；则n（Fe）=(8.4g+8.4g)÷56g/mol=0.3mol，因此n（Fe）：n（Cu）=0.3mol：0.15mol=2：1。