Question

硝酸工業尾氣中氮氧化物（NO 和NO2）是主要的大氣污染物之一，可用氨氧混合氣體進行選擇性還原處理．其主要反應原理如下：
4NO+4NO₃+O₂

催化劑

140℃

4N₂+6H₂O    6NO+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（體積已換算成標準狀況），其中NO、NO₂的物質的量比為4：1．設尾氣中氮氧化物與氨氧混合氣恰好完全反應．
（1）尾氣中氮氧化物的平均相對原子量為

 

；尾氣中NO的含量為

 

mg/m³．
（2）要處理5m³的尾氣，需要氨氧混合氣的體積為

 

L．
（3）另一種處理氮氧化物的方法是用燒堿進行吸收，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25% NaOH溶液（密度1.28g/cm³）完全吸收．
①NaOH溶液的物質的量濃度為

 

mol/L，體積為

 

mL．
②已知反應后溶液含有0.35mol NaNO₂．若將尾氣NO和NO₂的平均組成用NO_x表示，則x=

 

．

Answer 1

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

m

n

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

1000ρw

M

，根據原子守恒知，氮氧化物的物質的量等于氫氧化鈉的物質的量，再根據V=

n

c

計算；
 ②根據方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O中氮原子守恒計算NO和NO₂的物質的量分別是多少，根據氧原子守恒解答．

解答：解：（1）①設1m³尾氣中NO₂的物質的量為x，則NO的物質的量為4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，x=0.015mol，所以1m³尾氣中NO₂的物質的量為0.015mol，則NO的物質的量為0.06mol，
根據4NO+4NH₃+O₂

催化劑  .

140℃

4N₂+6H₂O 知，0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，根據方程式 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量

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

0.06mol+0.015mol+0.02mol

=19.37g/mol，所以其相對分子質量為19.37，
1m³尾氣中NO的物質的量為0.06mol，所以其m=nM=0.06mol×30g/mol=1800mg，
故答案為：19.37；1800；
（2）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；
（3）①C=

1000ρw

M

=

1000×1.28×25%

40

，根據原子守恒知，氮氧化物的物質的量等于氫氧化鈉的物質的量，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的量是0.4mol，根據氧原子守恒得x=

0.1×1+0.4×2

0.5

=1.8，
故答案為：1.8．

點評：本題考查含氮物質的有關計算，根據原子守恒、質量守恒結合方程式來分析解答，計算量較大，難度中等．