硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)制硝酸時產(chǎn)生的煙氣中NOx是NO和NO2的混合物(不含N2O2),可以用Na2CO3溶液來吸收,以除去這些廢氣.其主要反應如下:
Na2CO3+NO+NO2→2NaNO2+CO2,Na2CO3+2NO2→NaNO3+NaNO2+CO2
(1)根據(jù)廢氣排放標準,1m3煙氣最高允許含400mg NOx.若NOx中NO質(zhì)量分數(shù)為0.85,則1m3煙氣中最高允許含NO
 
L(標準狀況,保留2位小數(shù)).
(2)若NOx通入NaOH溶液被完全吸收時,x的值不可能為
 
(填編號).
A.1.3  B.1.5  C.1.6  D.1.9
加入硝酸可改變煙氣中NO和NO2的比,反應為:NO+2HNO3→3NO2+H2O.當煙氣中n(NO):n(NO2)=2:3
時,吸收率最高.1m3煙氣含2000mgNOx,其中n(NO):n(NO2)=9:1.
(3)為了達到最高吸收率,1m3煙氣需用硝酸的物質(zhì)的量(保留3位小數(shù)).
(4)1m3煙氣達到最高吸收率90%時,吸收后生成NaNO2的質(zhì)量(假設上述吸收反應中,反應①比反應②迅速.計算結果保留1位小數(shù)).
分析:(1)根據(jù)NO的質(zhì)量分數(shù)計算NO的質(zhì)量,在根據(jù)n=
m
M
計算NO的物質(zhì)的量,根V=nVm計算NO的體積;
(2)由方程式2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O和NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O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n(NO2):n(NO)=1時x值最小,計算x的最小值,因為混有NO,所以x最大值<2,據(jù)此確定x取值范圍;
(3)根據(jù)n(NO):n(NO2)=9:1,結合1m3煙氣中含有的二者質(zhì)量計算煙氣中n(NO)、n(NO2),令需要加入的硝酸為2x,根據(jù)方程式NO+2HNO3→3NO2+H2O可知,反應的n(NO)=x、生成n(NO2)=3x,利用吸收率最高時比例關系列方程計算;
(4)發(fā)生反應NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2,由方程式可知n(NaNO2)=2n(NO)+
1
2
[n(NO2)-n(NO)],再根據(jù)m=nM計算,注意吸收率為90%,實際質(zhì)量為完全吸收的90%.
解答:解:(1)NO的最大質(zhì)量為400mg×0.85=340mg,NO的體積為
0.34g
30g/mol
×22.4L/mol=0.25L,故答案為:0.25;
(2)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n(NO2):n(NO)=1時x值最小,x最小值為=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,故選:a;
(3)由于n(NO):n(NO2)=9:1,則30×n(NO)+
1
9
n(NO)×46=2,解得n(NO)=0.057mol令需要加入的硝酸為2x,根據(jù)方程式NO+2HNO3→3NO2+H2O可知,反應的n(NO)=x、生成n(NO2)=3x,則(0.057-x):(
1
9
×0.057+3x)=2:3,解得x=0.0176mol,故n(HNO3)=2x=0.035mol,
答:為了達到最高吸收率,1m3煙氣需用硝酸的物質(zhì)的量0.035mol;
(3)發(fā)生反應NO+NO2+Na2CO3→2NaNO2+CO2、2NO2+Na2CO3→NaNO2+NaNO3+CO2,由方程式可知n(NaNO2)=2n(NO)+
1
2
[n(NO2)-n(NO)]=
3
2
n(NO)+
1
2
n(NO2)=
3
2
×(0.057mol-0.0176mol)+
1
2
×(
1
9
×0.057mol+3×0.0176mol)=0.0887mol,所以m(NaNO2)=0.0887mol×69g/mol×90%=5.5g,
答:吸收后生成NaNO2的質(zhì)量為5.5g.
點評:本題考查物質(zhì)含量的有關計算等,難度較大,(4)中的計算是難點,數(shù)據(jù)計算量較大,注意根據(jù)方程式判斷亞硝酸鈉與二氧化氮、一氧化氮的物質(zhì)的量關系.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

Ⅰ.一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應:Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g);△H>0
(1)下列措施中能使平衡時
c(CO)c(CO2)
增大的是
B
B
 (填序號).
A.增大壓強     B.升高溫度    C.充入一定量氮氣    D.再加入一些鐵粉
(2)反應達到平衡后,若保持容器體積不變時,再通入一定量的CO2,則CO2的轉化率將
不變
不變
(填“增大”、“減小”、“不變”).
(3)鐵的重要化合物在生產(chǎn)生活中應用十分廣泛,高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型飲用水消毒劑.
①高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之一是在強堿性溶液中用NaClO氧化Fe(OH)3生成高鐵酸鈉、氯化鈉和另一種常見化合物.現(xiàn)產(chǎn)生了66.4g高鐵酸鈉,轉移電子數(shù)目為
1.2NA或1.2×6.02×1023
1.2NA或1.2×6.02×1023

②高鐵酸鈉生產(chǎn)方法之二電解法:用隔膜式電解槽,在濃堿溶液中,經(jīng)過電解,將Fe氧化成高鐵酸鹽.實驗室中可用右圖所示裝置進行實驗.寫出陽極的電極反應式
Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O

Ⅱ.硝酸是一種重要的化工原料,而氨氣是工業(yè)生產(chǎn)硝酸的重要原料.
(1)據(jù)報道用Mg與石墨作電極與NH4Cl溶液形成原電池,也可生成NH3.其反應是Mg+2NH4Cl=MgCl2+2NH3↑+H2↑,寫出該電池正極的電極反應式
2NH4++2e-=2NH3↑+H2
2NH4++2e-=2NH3↑+H2

(2)硝酸廠常用堿液吸收法處理尾氣:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2.若每2mol NO2和Na2CO3溶液反應時轉移電子1mol,則反應的離子方程式是
2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2
2NO2+CO32-=NO3-+NO2-+CO2

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科目:高中化學 來源: 題型:

(2013?德州模擬)硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上一般以氨氣為原料來制備硝酸.請回答:
(1)氨氣催化氧化的化學方程式為
4NH3+5O2
 催化劑 
.
加熱
4NO+6H2O
4NH3+5O2
 催化劑 
.
加熱
4NO+6H2O

(2)硝酸廠的尾氣直接排放將污染空氣,目前科學家探索利用燃料氣體中的甲烷等將氮的氧化物還原為氮氣和水,反應機理為:
CH4(g)+4NO2(g)═4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-574kJ?mol-1
CH4(g)+4NO(g)═2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-1160kJ?mol-1
則甲烷直接將NO2還原為N2的熱化學方程式為:
CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)△H=-867kJ/mol
CH4(g)+2NO2(g)=CO2(g)+N2(g)△H=-867kJ/mol

(3)氨氣若在純氧中燃燒,則發(fā)生反應為4NH3+3O2
 點燃 
.
 
2N2+6H2O,科學家利用此原理,設計成氨氣-氧氣燃料電池,則通入氨氣的電極是
負極
負極
(填“正極”或“負極”);堿性條件下,該電極發(fā)生反應的電極反應式為
4NH3+12OH--12e=2N2+12H2O
4NH3+12OH--12e=2N2+12H2O

(4)制得的硝酸可以跟金屬銅反應生成硝酸銅溶液,用石墨電極電解該硝酸銅溶液,則電解過程中陽極的電極反應式為
4OH--4e-=O2+2H2O
4OH--4e-=O2+2H2O

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科目:高中化學 來源: 題型:

按要求回答下列問題:
(1)硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上用氨氣作原料生產(chǎn).寫出氨被氧化生成一氧化氮的化學方程式
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O
4NH3+5O2
催化劑
.
4NO+6H2O

(2)盛放氫氧化鈉溶液的試劑瓶必須用橡膠塞,而不能用磨D玻璃塞.請寫出有關的離子反應方程式
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
SiO2+2OH-=SiO32-+H2O

(3)肼講(N2H4)是火箭發(fā)動機的一種燃料,反應時N2O4為氧化剎,反應生成N2和水蒸氣.
已知;
①N2(g)+2O2(g)=N2O4(g);△H=+8.7kJ/mol
②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g);△H=-534kJ/mol
寫出肼和N2O4反應的熱化學方程式
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1076.7KJ/mol
2N2H4(g)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1076.7KJ/mol

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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解

硝酸是一種重要的化工原料,工業(yè)上生產(chǎn)硝酸的主要過程如下:
精英家教網(wǎng)
(1)以N2和H2為原料合成氨氣.反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H<0
①下列措施可以提高H2的轉化率是(填選項序號)
 

a.選擇適當?shù)拇呋瘎?nbsp;  b.增大壓強  c.及時分離生成的NH3   d.升高溫度
②一定溫度下,在密閉容器中充入1molN2和3molH2發(fā)生反應.若容器容積恒定,達到平衡狀態(tài)時,容器內(nèi)的壓強是原來的
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,則N2的轉化率a1=
 

若容器壓強恒定,達到平衡狀態(tài)時,N2的轉化率為a2,則a2
 
a1(填“>”、“<”或“=”).
(2)以氨氣、空氣為主要原料制硝酸.
①NH3被氧氣催化氧化生成NO的反應的化學方程式是
 

②在容積恒定的密閉容器中進行反應2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)△H>0
該反應的反應速率(v)隨時間(t)變化的關系如圖所示.若t2、t4時刻只改變一個條件,下列說法正確的是(填選項序號)
 

a.在t1~t2時,可依據(jù)容器內(nèi)氣體的壓強保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
b.在t2時,采取的措施一定是升高溫度
c.在t3~t4時,可依據(jù)容器內(nèi)氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài)
d.在t0~t5時,容器內(nèi)NO2的體積分數(shù)在t3時值的最大
③向容積相同、溫度分別為T1和T2的兩個密閉容器中分別充入等量NO2發(fā)生反應:
2NO2 (g)?N2O4(g)△H<0.恒溫恒容下反應相同時間后,分別測定體系中NO2的百分含量分別為a1,a2.已知T1<T2,則a1
 
a2
A.大于      B.小于     C.等于      D.以上都有可能
(3)硝酸廠常用如下2種方法處理尾氣.
①催化還原法:催化劑存在時用H2將NO2還原為N2
已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-483.5kJ/mol
N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)△H=+133kJ/mol
則H2還原NO2生成水蒸氣反應的熱化學方程式是
 

②堿液吸收法:用Na2CO3溶液吸收NO2生成CO2
若每9.2gNO2和Na2CO3溶液反應時轉移電子數(shù)為0.1mol,則反應的離子方程式是
 

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