Question

在实验室中，氮氧化物废气（主要成分NO₂和NO）可以用NaOH溶液来吸收，除去这些废气，其主要反应为：
2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O   NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O．（回答下列问题题）
（1）NO和NO₂的混合气体的组成可表示为NO_X ，该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，x的值可以为

 

（填编号）．a．1.1         b．1.2       c．1.5       d．1.8
（2）若用纯碱溶液处理氮氧化物废气，反应与上述类似，同时放出CO₂．2molNO和2.4molNO₂混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，生成的NaNO₂ 是

 

mol；生成的NaNO₃是

 

mol．
（3）若在标准状况下，2.016 L氮氧化物的混合气和0.896LO₂与1mol/LNa₂CO₃溶液50mL恰好反应生成NaNO₃，则混和气体中N₂O₄与NO₂的体积比为

 

．
（4）现有标准状况下a升NO₂（其中N₂O₄体积分数为20%）和b升NO的混合气恰好被200mL Na₂CO₃溶液完全吸收，则a、b应满足的关系为：

 

；该Na₂CO₃溶液的物质的量浓度为

 

mol/L（用含a、b的代数式表示）．请写出纯碱溶液吸收NO₂的化学方程式：

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,氮的氧化物的性质及其对环境的影响,有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）由方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O可知，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n（NO₂）：n（NO）≥1，当n（NO₂）：n（NO）=1时x值最小，计算x的最小值，因为混有NO，所以x最大值＜2，据此确定x取值范围；
（2）2molNO和2.4molNO₂混合气体通入NaOH溶液被完全吸收，生成物为NaNO₂和NaNO₃，根据反应的方程式计算；
（3）设2.016 L氮氧化物中含N₂O₄ x mol、NO₂ y mol、NO z mol，分别利用气体总物质的量、电子守恒、钠离子及氮原子守恒列式求解；
（4）发生反应2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ，NO₂+NO+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂，从反应式就可以看出当n（NO₂）/n（NO）≥1，把N₂O₄折换成NO₂，计算a、b的关系；
恰好反应溶液溶质为NaNO₂、NaNO₃，由N元素守恒可知n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+2n（N₂O₄）+n（NO），由Na元素可知2n（Na₂CO₃）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），计算n（Na₂CO₃）代入c=

n

V

计算碳酸钠的浓度；
反应与NO₂和NaOH反应相似，二氧化氮与碳酸钠反应生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂．

解答： 解：（1）由方程式可知，NO单独不能被吸收，NO和NO₂混合气体被NaOH溶液被完全吸收，满足n（NO₂）：n（NO）≥1，当n（NO₂）：n（NO）=1时x值最小，x最小值为

2+1

2

=1.5，因为混有NO，所以x最大值＜2，故x的取值范围为1.5≤x＜2，故选：cd；
（2）2molNO和2.4molNO₂混合气体通入NaOH溶液被完全吸收，
  NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O
1mol 1mol       2mol
2mol 2mol       4mol
反应后剩余0.4molNO₂，
   2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O
   2mol        1mol  1mol
   0.4mol      0.2mol 0.2mol
则生成的NaNO₂的物质的量为4mol+0.2mol=4.2mol、NaNO₃物质的量为0.2mol，
故答案为：4.2mol；0.2mol；
（3）设2.016 L氮氧化物中含N₂O₄ x mol、NO₂ y mol、NO z mol，
  x+y+z=

2.016

22.4

=0.09
  2x+y+3z=

0.896

22.4

×4 （得失电子守恒）
  2 x+y+z=0.05×2 （氮原子子守恒、钠离子守恒） 
解得：x=0.01（mol），y=0.05（mol），z=0.03（mol）
∴V（N₂O₄）：V（NO₂）=n（N₂O₄）：n（NO₂）=0.01：0.05=1：5，
故答案为：1：5；
（4）发生反应2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ，NO₂+NO+Na₂CO₃=2NaNO₂+CO₂，从反应式就可以看出当n（NO₂）/n（NO）≥1，气体就全部反应了，aLNO₂，其中N₂O₄的体积分数是20%，把N₂O₄折换成NO₂，NO₂的体积总共为aL×（1-20%）+aL×20%×2=1.2aL，所以

1.2aL

bL

≥1，即

a

b

≥

5

6

；
由Na元素可知2n（Na₂CO₃）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），由N元素守恒可知n（NaNO₂）+n（NaNO₃）=n（NO₂）+2n（N₂O₄）+n（NO）=

aL(1-20%)

22.4L/mol

+

aL×20%×2

22.4L/mol

+

bL

22.4L/mol

=

1.2a+b

22.4

mol，所以2n（Na₂CO₃）=

1.2a+b

22.4

mol，故n（Na₂CO₃）

1.2a+b

44.8

mol，该Na₂CO₃溶液的物质的量浓度为

1.2a+b 44.8 mol

0.2L

=

1.2a+b

8.96

mol/L，
二氧化氮与碳酸钠反应生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂，反应方程式为2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ，
故答案为：

a

b

≥

5

6

；

1.2a+b

8.96

；2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ．

点评：本题考查阅读获取信息的能力、混合反应的计算等，难度中等，需要学生具备扎实的基础与利用信息、基础知识分析解决问题的能力，发现化学方程式中隐含的关系和规律是解题关键，难度较大．