Question

硝酸工业尾气中氮氧化物（NO 和NO2）是主要的大气污染物之一，可用氨氧混合气体进行选择性还原处理．其主要反应原理如下：
4NO+4NO₃+O₂

催化剂

140℃

4N₂+6H₂O    6NO+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（体积已换算成标准状况），其中NO、NO₂的物质的量比为4：1．设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应．
（1）尾气中氮氧化物的平均相对原子量为

 

；尾气中NO的含量为

 

mg/m³．
（2）要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为

 

L．
（3）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25% NaOH溶液（密度1.28g/cm³）完全吸收．
①NaOH溶液的物质的量浓度为

 

mol/L，体积为

 

mL．
②已知反应后溶液含有0.35mol NaNO₂．若将尾气NO和NO₂的平均组成用NO_x表示，则x=

 

．

Answer 1

分析：（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；根据m=nM计算；       
（2）根据V=nV_m计算需要氨氧混合气体的体积；
（3）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．

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

(0.06mol+0.02mol)×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，
1m³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：19.37；1800；
（2）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；
（3）①C=

1000ρw

M

=

1000×1.28×25%

40

，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．

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．