Question

工业制硝酸的关键是氨的催化氧化，与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物NO_x(NO和NO₂的混合物，假设不含N₂O₄)的处理与应用也是科学研究的热点。

⑴工业上可用氨催化吸收法处理NO_x，反应原理为4xNH₃+6NO_x(2x+3)N₂+6xH₂O。某化学兴趣小组模拟该处理过程的实验装置如图所示：

①装置A中发生反应的化学方程式为________。

②装置D中碱石灰的作用是________。

⑵工业上也常用Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x(已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应)。NO+NO₂+ Na₂CO₃ = 2 NaNO₂+ CO₂；

2NO₂+ Na₂CO₃ = NaNO₂+ NaNO₃+ CO₂。

①当NO_x被Na₂CO₃溶液完全吸收时，x的值不可能是________填选项字母。

A.1.4        B.1.6        C.1.8

②将1 mol NO_x通入Na₂CO₃溶液中，被完全吸收时，溶液中生成的NO₃^－、NO₂^－两种离子的物质的量随x变化关系如图所示：

图中线段a表示________填化学式随x值的变化关系；若用溶质质量分数为21.2%的Na₂CO₃溶液吸收，则需要Na₂CO₃溶液至少________g。

用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每产生22.4 L(标准状况)CO₂(全部逸出)时，吸收液质量就增加44g，则NO_x中的________。

⑶氨催化吸收法和Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x尾气的意义是________。

⑷尿素也可用于吸收处理NO_x，其反应原理为NO+NO₂+ H₂O = 2HNO₂、2HNO₂+CO(NH₂)₂ = 3H₂O + CO₂↑+ 2N₂↑。当混合气体中NO、NO₂按上述反应中系数比时吸收效果最佳。若混合气体中V(NO):V(NO₂)=5:1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气):V(NO)= ________ (空气中O₂的体积含量约为20%)。

Answer

2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ +2H2O 除去气体中含有的水蒸气 A NO2－ 250 1.875 将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染 ：1

【解析】

⑴①A中氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气、氯化钙和水得到方程式。

②碱石灰为碱性干燥剂，可以干燥碱性气体和中性气体。

⑵①由方程式可知，NO单独不能被吸收，NO和NO2混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n(NO2):n(NO)≥1，再进行计算最小值。

②根据极限法计算，NO和NO2物质的量比为1：1，只生成NO2－，再根据守恒法进行计算。

③先设未知数根据方程式进行计算，得到氮的物质的量和氧的物质的量，再计算NOx。

⑶氮氧化物有毒，因此用纯碱吸收氮氧化物能将有毒气体转化为无毒物质。

⑷若混合气体中V(NO):V(NO2)=5:1时，假设NO为5mol，NO2为1mol，为使气体被完全吸收，应满足NO为3mol，NO2为3mol，根据方程式要将NO转化为NO2，需要的氧气，再转化为空气。

⑴①A中氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气、氯化钙和水，方程式为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ +2H2O；故答案为：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2 + 2NH3↑ +2H2O。

②碱石灰为碱性干燥剂，氨气为碱性气体，所以可以用碱石灰干燥氨气；故答案为：除去气体中含有的水蒸气。

⑵①由方程式可知，NO单独不能被吸收，NO和NO2混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n(NO2):n(NO)≥1，当n(NO2):n(NO)=1时x值最小，x最小值为，因为混有NO，所以x最大值，故x的取值范围为1.5≤x<2，所以x的值不可能是1.3；故答案为：A。

②用极限法：若x=1.5气体应为NO和NO2混合物，物质的量比为1：1，按NO+NO2+ Na2CO3 = 2 NaNO2+ CO2反应，没有NO3－，线a应该表示NO2－，由守恒法可知：反应生成的NaNO3和NaNO2中氮元素与钠元素之比为1：1，所以1molNOx被完全吸收至少需碳酸钠0.5mol，质量为53g，所以碳酸钠溶液的质量为，故答案为：NO2－；250。

③设由NO2和纯碱反应产生CO2为amol，

由NO和NO2与纯碱反应产生的CO2为bmol，

2NO2+ Na2CO3 = NaNO2+ NaNO3+ CO2 质量增加Δm=48g

1mol 48g

Amol 48ag

NO+NO2+ Na2CO3 = 2 NaNO2+ CO2 质量增加Δm=32g

1mol 32g

bmol 32bg

a + b =1，48a + 32b = 44，解得a= 0.75mol，b = 0.25mol

n(NO2)=0.75mol×2 +0.25mol =1.75mol

n(NO)=0.25mol，

，故答案为：1.875。

⑶氮氧化物有毒，对环境有污染，用纯碱吸收氮氧化物能将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染，故答案为：将有毒气体转化为无毒物质，防止有毒气体的污染。

⑷若混合气体中V(NO):V(NO2)=5:1时，可设NO为5mol，NO2为1mol，为使气体被完全吸收，应满足NO为3mol，NO2为3mol，则需反应2molNO生成NO2，由方程式2NO +O2 =2NO2可知，需要1mol O2，又空气中氧气的体积含量约为20%，则需要5mol空气，所以V(空气):V(NO)=5:5=1:1，故答案为：1：1。