Question

【題目】某工廠擬綜合處理含NH4+廢水和工業廢氣（主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考慮其他成分），設計了如下流程：

已知：：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O；NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。

（1）固體1的主要成分除Ca(OH)2外，還有__________ 、________ （填化學式）;

（2）步驟Ⅱ中需要的O2量應是_____（填“少量”或“過量”）；步驟Ⅴ最終捕獲劑捕獲的氣體產物是________;

（3）步驟Ⅳ處理含NH4+廢水時，發生反應的離子方程式為__________________;

（4）為確保步驟Ⅲ無NaNO3生成，理論上應控制NO與O2的物質的量之比為_____，若n(NO) :n(O2)=5:2且NaOH溶液足量，則步驟Ⅲ所得溶液中NaNO3與NaNO2的物質的量之比為______________。

Answer 1

【答案】CaSO3 CaCO3 少量 CO NH4++ NO2- = N2+2H2O 4:1 3:7

【解析】

根據題中的流程，工業廢氣通入過量的石灰乳中，SO2、CO2和Ca(OH)2反應，分別得到CaSO3和CaCO3沉淀，因而固體1為CaSO3、CaCO3沉淀和過量的Ca(OH)2，氣體1為N2、NO和CO；NO和氧氣反應生成NO2，根據信息可知，NO2（還有未反應完的NO）與燒堿溶液反應并被吸收，氣體2為N2和CO。

（1）根據題中的流程，工業廢氣通入過量的石灰乳中，固體1的主要成分除Ca(OH)2外，還有CaSO3和CaCO3沉淀；

（2）氧氣需少量，原因是O2過量將NO完全氧化成NO2，這樣通過堿液會得到硝酸鈉，氣體2為N2、CO，因“無污染氣體”為N2，故捕獲的氣體主要是CO；

（3）NH4+和NO2-能夠發生歸中反應生成N2，離子方程式為NH4++ NO2- = N2+2H2O；

（4）NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O說明n(NO)和n(NO2)為1：1時，完全轉為亞硝酸鈉，而2NO+O2=2NO2，假設生成2xmolNO2，則消耗xmolO2和2xmolNO，由于n(NO)和n(NO2)為1：1，說明反應剩余2xmolNO，則總計4xmolNO，那么理論上應控制NO與O2的物質的量之比為4：1。假設有2molO2和5molNO，那么NO和O2反應后得到1molNO和4molNO2，1molNO和1molNO2恰好完全反應生成2mol亞硝酸鈉，剩下3molNO2和堿液反應，其方程式為2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O，根據計量數關系可知生成1.5mol硝酸鈉和1.5mol亞硝酸鈉，合計共1.5mol硝酸鈉和3.5mol亞硝酸鈉，則步驟Ⅲ所得溶液中NaNO3與NaNO2的物質的量之比為3：7。