Question

【題目】硝酸在化學工業中有著極其廣泛的應用。

（1）將1.25 mol的NO、NO2、N2O4混合物（其中NO的體積分數為0.60）通入水中，在空氣充足的條件下完全反應后可獲得硝酸的物質的量范圍是_______________。

（2）向稀硝酸中加入18.4 mol/L的濃硫酸（98%）作吸水劑并蒸餾得濃硝酸，當其濃度下降到87%（密度1.8 g/cm3）以下時，則失去吸水能力。50 mL 18.4 mol/L的濃硫酸作為吸水劑時，最多可吸水__ g。

（3）在65%的HNO3（質量m1）中加入72%的Mg(NO3)2（質量m2）后蒸餾，分別得到97.5%的HNO3和60%的Mg(NO3)2溶液（其中不含硝酸）。若蒸餾過程中，硝酸、硝酸鎂均無損耗，H2O的損耗占總質量的5%，則蒸餾前投料比＝______________。

（4）硝酸工業中的尾氣用燒堿進行吸收產物為NaNO2、NaNO3和H2O。現有含0.50mol氮氧化物的尾氣，恰好被一定量的NaOH溶液完全吸收。已知反應后溶液含有0.35molNaNO2。若將尾氣NO和NO2的平均組成用NOx表示，則x = 。

Answer 1

【答案】（1）1.25mol＜n(HNO3)＜1.75mol

（2）11.63 （3）0.88 （4）1.80

【解析】

試題分析：（1）1.25molNO、NO2、N2O4混合物，NO的體積分數為0.60，所以n（NO）=1.25×0.6=0.75mol，n(NO2+N2O4)=1.25-0.75=0.5mol,因為在空氣充足的條件下完全反應，所有N全都轉變成硝酸，據N原子守恒當0.5mol全為二氧化氮時生成硝酸最少物質的量=1.25mol，若全為四氧化二氮生成硝酸最多為：0.75+0.5×2=1.75mol，即1.25mol＜n(HNO3)＜1.75mol

（2）據已知信息，18.4 mol/L的濃硫酸吸完水后變為87%，假設濃硫酸體積為1L，吸收水的質量為mg，則有：（18.4×98）÷(18.4×98÷98%+m )×100%=87% ,計算得m=232.6g,所以50 mL 18.4 mol/L的濃硫酸作為吸水劑時，最多可吸水232.6×0.05=11.63g。

（3）設蒸餾后硝酸溶液質量為a，硝酸鎂溶液質量為b，蒸餾前后溶質質量不變，則有65%m1=97.5%a, a=65%m1/97.5%;72%m2=60%b,b=72%m2/60%;因為蒸餾前后水減少了5%，所以剩余質量為95%，則95%（m1+m2）=a+b，即：(m1+m2)×95%=m1×65%/97.5%+m2×72%/60%，m1/m2＝0.88。

（4）據氮原子守恒得，0.5molNOx中N共0.5mol，生成NaNO2、NaNO3和中N一共也是0.5mol，n(NaNO2)= 0.35mol，所以n(NaNO3)=0.5-0.35=0.15mol,即n(NaNO2)：n(NaNO3)=7:3，據以上信息可寫出反應方程式：10NOx+10NaOH=7NaNO2+3NaNO3+5H2O，據氧原子守恒得x=1.80。