Question

（2013?閔行區(qū)二模）開展“三廢”綜合治理，是防治工業(yè)“三廢”污染，搞好環(huán)境保護的重要途徑之一．其中常用方法是將“三廢”中有毒有害物轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)或有用的產(chǎn)品．
（1）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，可用氨氧混合氣進行選擇性催化還原處理．其主要反應(yīng)原理如下：
4NO+4NH₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

7N₂+12H₂O
某硝酸廠排放的尾氣中氮氧化合物的含量為2490mg/m³（體積已折算至標準狀況），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氨氧混合氣的平均相對分子質(zhì)量為

19.37

（精確到0.01）．
②尾氣中NO的含量為

1800

mg/m³．
③要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為

10.64

L．
（2）另一種處理氮氧化物的方法是用燒堿進行吸收，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．
①NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度為

8

mol/L，體積為

62.5

mL．
②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，則x=

1.8

．
（3）硫酸工業(yè)的廢水中含質(zhì)量分數(shù)4.9%的硫酸，加入質(zhì)量分數(shù)22.2%的石灰乳，恰好使廢水達到排放標準（pH=7），同時又得到副產(chǎn)品石膏（CaSO₄?2H₂O）．已知按此法處理后每小時可排放達標廢水276.5噸，求每小時生產(chǎn)石膏的質(zhì)量（忽略其他反應(yīng)且不計過程中損耗）．

Answer 1

分析：（1）①先根據(jù)尾氣中二氧化氮和一氧化氮的關(guān)系計算二氧化氮、一氧化氮的物質(zhì)的量，再根據(jù)方程式計算氨氣和氧氣的物質(zhì)的量，最后根據(jù)M=

m

n

計算其平均相對分子質(zhì)量；
②根據(jù)m=nM計算；       
③根據(jù)V=nV_m計算需要氨氧混合氣體的體積；
（2）①C=

1000ρw

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=

n

C

 計算；
 ②根據(jù)方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O中氮原子守恒計算NO和NO2的物質(zhì)的量分別是多少，根據(jù)氧原子守恒解答；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒進行解答，即廢水的質(zhì)量和石灰乳的質(zhì)量之和等于達標廢水的質(zhì)量和石膏質(zhì)量之和．

解答：解：（1）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

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O 知，0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，根據(jù)方程式 6NO₂+8NH₃

催化劑

140℃

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

(0.06+0.02)mol×17g/mol+0.015mol×32g/mol

(0.06mol+0.015mol+0.02mol)

=19.37g/mol，所以其相對分子質(zhì)量為19.37，
故答案為：19.37；
②1m³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：10.64L；
（2）①C=

1000ρw

M

=

1000×1.28×25%

40

mol/L=8mol/L，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=

n

C

=

0.5mol

8mol/L

=62.5mL，故答案為：8，62.5； 
②2NO₂+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=

0.1×1+0.4×2

0.5

=1.8，
故答案為：1.8；
（3）設(shè)每小時生產(chǎn)石膏的質(zhì)量為mg，生成硫酸鈣的質(zhì)量為X，可中和硫酸工業(yè)廢水的質(zhì)量為Y、需要
石灰乳的質(zhì)量為Z，
CaSO₄+2H₂O=CaSO₄?2H₂O
136            172
X              mg
X=

34m

43

g
H₂SO₄+Ca（OH）₂=CaSO₄+2H₂O
 98     74       136
4.9%Y 22.2%Z   

34m

43

g
Y=11.63mg
Z=1.94mg
則根據(jù)質(zhì)量守恒定律得：Y+Z=m+276.5t
11.63m+1.94g/m=m+276.5t
m=22t，
答：每小時生產(chǎn)石膏的質(zhì)量22噸．

點評：本題考查含氮物質(zhì)的有關(guān)計算，根據(jù)原子守恒、質(zhì)量守恒結(jié)合方程式來分析解答，計算量較大，難度中等．