Question

（2013?闵行区二模）开展“三废”综合治理，是防治工业“三废”污染，搞好环境保护的重要途径之一．其中常用方法是将“三废”中有毒有害物转化为无害的物质或有用的产品．
（1）硝酸工业尾气中氮氧化物（NO与NO₂）是主要的大气污染物之一，可用氨氧混合气进行选择性催化还原处理．其主要反应原理如下：
4NO+4NH₃+O₂

催化剂

140℃

4N₂+6H₂O   6NO₂+8NH₃

催化剂

140℃

7N₂+12H₂O
某硝酸厂排放的尾气中氮氧化合物的含量为2490mg/m³（体积已折算至标准状况），其中NO与NO₂物质的量比为4：1．设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应．
①氨氧混合气的平均相对分子质量为

19.37

（精确到0.01）．
②尾气中NO的含量为

1800

mg/m³．
③要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为

10.64

L．
（2）另一种处理氮氧化物的方法是用烧碱进行吸收，产物为NaNO₂、NaNO₃和H₂O．现有含0.5mol氮氧化物的尾气，恰好被一定体积的25% NaOH溶液（密度1.28g/cm³）完全吸收．
①NaOH溶液的物质的量浓度为

8

mol/L，体积为

62.5

mL．
②已知反应后溶液中含有0.35mol NaNO₂．若将尾气中NO与NO₂的平均组成记为NO_x，则x=

1.8

．
（3）硫酸工业的废水中含质量分数4.9%的硫酸，加入质量分数22.2%的石灰乳，恰好使废水达到排放标准（pH=7），同时又得到副产品石膏（CaSO₄?2H₂O）．已知按此法处理后每小时可排放达标废水276.5吨，求每小时生产石膏的质量（忽略其他反应且不计过程中损耗）．

Answer 1

分析：（1）①先根据尾气中二氧化氮和一氧化氮的关系计算二氧化氮、一氧化氮的物质的量，再根据方程式计算氨气和氧气的物质的量，最后根据M=

m

n

计算其平均相对分子质量；
②根据m=nM计算；       
③根据V=nV_m计算需要氨氧混合气体的体积；
（2）①C=

1000ρw

M

，根据原子守恒知，氮氧化物的物质的量等于氢氧化钠的物质的量，再根据V=

n

C

 计算；
 ②根据方程式2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O中氮原子守恒计算NO和NO2的物质的量分别是多少，根据氧原子守恒解答；
（3）根据质量守恒进行解答，即废水的质量和石灰乳的质量之和等于达标废水的质量和石膏质量之和．

解答：解：（1）①设1m³尾气中NO₂的物质的量为x，则NO的物质的量为4x，4xmol×30g/mol+46xg=2.49g，x=0.015mol，所以1m³尾气中NO₂的物质的量为0.015mol，则NO的物质的量为0.06mol，
根据4NO+4NH₃+O₂

催化剂

140℃

4N₂+6H₂O 知，0.06molNO需要0.06molNH₃，0.015molO₂，根据方程式 6NO₂+8NH₃

催化剂

140℃

7N₂+12H₂O知，0.015molNO₂需要0.02molNH₃，所以氨氧混合气体的平均摩尔质量

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

(0.06mol+0.015mol+0.02mol)

=19.37g/mol，所以其相对分子质量为19.37，
故答案为：19.37；
②1m³尾气中NO的物质的量为0.06mol，所以其m=nM=0.06mol×30g/mol=1800mg，故答案为：1800；
③处理1m³尾气需要氨氧混合物的体积=（0.06+0.02+0.015）mol×22.4L/mol=2.128L，则要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为=2.128L×5=10.64L，故答案为：10.64L；
（2）①C=

1000ρw

M

=

1000×1.28×25%

40

mol/L=8mol/L，根据原子守恒知，氮氧化物的物质的量等于氢氧化钠的物质的量，所以V=

n

C

=

0.5mol

8mol/L

=62.5mL，故答案为：8，62.5； 
②2NO₂+2NaOH=NaNO₂+NaNO₃+H₂O和NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，根据氮原子守恒知，生成0.35mol亚硝酸钠则生成0.15mol硝酸钠，生成0.15mol硝酸钠需要0.3mol二氧化氮，同时生成0.15mol亚硝酸钠，0.2mol亚硝酸钠需要0.1mol一氧化氮，所以二氧化氮的物质的量是0.4mol，根据氧原子守恒得x=

0.1×1+0.4×2

0.5

=1.8，
故答案为：1.8；
（3）设每小时生产石膏的质量为mg，生成硫酸钙的质量为X，可中和硫酸工业废水的质量为Y、需要
石灰乳的质量为Z，
CaSO₄+2H₂O=CaSO₄?2H₂O
136            172
X              mg
X=

34m

43

g
H₂SO₄+Ca（OH）₂=CaSO₄+2H₂O
 98     74       136
4.9%Y 22.2%Z   

34m

43

g
Y=11.63mg
Z=1.94mg
则根据质量守恒定律得：Y+Z=m+276.5t
11.63m+1.94g/m=m+276.5t
m=22t，
答：每小时生产石膏的质量22吨．

点评：本题考查含氮物质的有关计算，根据原子守恒、质量守恒结合方程式来分析解答，计算量较大，难度中等．