Question

【題目】霧霾天氣嚴重影響人們的生活質量，其中氮氧化物和硫氧化物是造成霧霾天氣的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多種方法。

（1）氮、氧元素非金屬性較強的是_____。(用元素符號回答)

（2）NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術是目前應用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術。反應原理如圖1所示：

①由圖1可知SCR技術中的氧化劑為：_________________。

②用Fe做催化劑時，在氨氣足量的情況下，不同c(NO)/c(NO2)對應的脫氮率如圖2所示，效果最佳的c(NO)/ c(NO2)=_________。

（3）硝酸廠常用如下燒堿吸收法處理氦氧化物(NO與NO2)尾氣。氮氧化物(NO與NO2)用燒堿進行吸收，產物為NaNO2、NaNO3和H2O。現有含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。已知反應后溶液中含有0.35mo1NaNO2。則尾氣中NO與NO2的物質的量之比為______。(已知:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O、NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O)

（4）現將一定量的鐵和銅的混合物分為等質量的4份，分別加入等濃度不同體積的稀硝酸[假設反應中稀硝酸的還原產物只有NO)，產生氣體在標準狀況下的體積與剩余固體的質量如下表:

硝酸體枳（mL)	100	200	300	400
剩余固體（g)	18.0	9.6	0	0
放出氣體的體積（mL)	2240	4480	6720

計算原混合物中鐵和銅的物質的量比為_______________。

Answer 1

【答案】 O NO、NO2 1:1 1:4 2:1

【解析】分析：（1）根據元素周期表中的規律知識來回答；

（2）①得電子化合價降低的反應物是氧化劑；

②根據縱坐標判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好；

（3）根據原子守恒計算；

（4）根據表中數據可判斷前兩次實驗中金屬過量，結合金屬的性質、反應的先后順序以及守恒法計算。

詳解：（1）同周期元素的原子的得電子能力（元素的非金屬性）從左到右逐漸增強，氮、氧元素非金屬性較強的是O；

（2）①根據圖象知，反應物是NO、NO2和NH3，生成物是N2和H2O，氮氧化物中N元素化合價由正化合價變為0價、氨氣中N元素化合價由-3價變為0價，所以氧化劑是NO、NO2；

②根據縱坐標判斷，相同溫度下，脫氫率越高的效果越好，所以其比值為1：1時最好；

（3）根據N原子守恒得n（NaNO3）=n（NOx）-n（NaNO2）=0.5mol-0.35mol=0.15mol，NO、NO2和NaOH溶液反應方程式為2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O和NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O，生成0.15mol硝酸鈉需要0.3molNO2，同時生成0.15mol亞硝酸鈉，含有0.2mol的亞硝酸鈉是NO和NO2混合與NaOH反應得到的，得到的0.2mol亞硝酸鈉需要0.1molNO2、0.1molNO，所以NO、NO2的物質的量分別是0.1mol、0.4mol，則尾氣中NO與NO2的物質的量之比為1:4；

（4）100～200mL時，溶解金屬質量=18.0g-9.6g=8.4g，金屬有剩余，說明生成的金屬陽離子是二價鐵離子，增加n（NO）=(4.48L2.24L)÷22.4L/mol=0.1mol，根據轉移電子守恒得n（金屬）=0.1mol×(52)/2=0.15mol，金屬平均摩爾質量=8.4g/0.15mol=56g/mol，所以溶解的是Fe；且0～100mL溶解的鐵和100～200mL溶解的鐵質量相等，因此0～100mL溶解的Fe為8.4g；200～300mL時，溶解金屬質量=9.6g-0=9.6g，增加n（NO）=(6.72L4.48L)÷22.4L/mol=0.1mol，假設溶解的完全是銅，根據轉移電子守恒得n（金屬）=0.1mol×(52)/2=0.15mol，金屬平均摩爾質量=9.6g/0.15mol=64g/mol，所以溶解的完全是Cu，即鐵恰好和200mL硝酸完全反應生成硝酸亞鐵；則n（Fe）=(8.4g+8.4g)÷56g/mol=0.3mol，因此n（Fe）：n（Cu）=0.3mol：0.15mol=2：1。