Question

二氧化硫和氮氧化物（NO_x）是大氣的主要污染物，治理環(huán)境污染是當(dāng)前環(huán)保工作的重要研究內(nèi)容之一．
（1）石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)的原理是：煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及空氣反應(yīng)生成石膏（CaSO₄?2H₂O）．某電廠用煤300t（煤中含硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%），若燃燒時煤中的硫全部轉(zhuǎn)化為二氧化硫，用該方法脫硫時有96%的硫轉(zhuǎn)化為石膏，則理論上可得到

 

噸石膏．
（2）用CH₄催化還原NO_x，主要產(chǎn)物為N₂與CO₂．現(xiàn)有1L NO_x（含NO₂、NO），用CH₄將其還原成N₂，消耗同溫同壓下的CH₄ 0.4L，則混合氣體中NO₂、NO的物質(zhì)量之比為

 

．
（3）乙二酸（H₂C₂O₄）的制備有如下反應(yīng)：C₆H₁₂O₆+18HNO₃→3H₂C₂O₄+18NO₂↑+12H₂O，C₆H₁₂O₆+6HNO₃→3H₂C₂O₄+6NO↑+6H₂O，該反應(yīng)產(chǎn)生的NO_x用氧氣和水吸收后生成硝酸循環(huán)利用，若尾氣NO_x中n（NO₂）：n（NO）=2：1，且NO_x的吸收轉(zhuǎn)化率為90%．每生產(chǎn)9kg乙二酸至少需要補充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的硝酸溶液多少千克？
（4）用堿液吸收法處理某工業(yè)尾氣（含NO_x：NO、NO₂和N₂O₄）的反應(yīng)為：2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O；NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O．當(dāng)N₂O₄體積分?jǐn)?shù)為0.2時，處理1mol該NO_x，計算生成NaNO₃和NaNO₂的物質(zhì)的量（x可作為已知條件使用）．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）二氧化硫與碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣與二氧化碳，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO₄?2H₂O；根據(jù)關(guān)系式S～SO₂～CaSO₄?2H₂O來計算；
（2）令混合氣體中NO₂、NO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，結(jié)合混合氣體的體積及消耗的氧氣的體積列方程計算；
（3）根據(jù)n=

m

M

計算乙二酸的物質(zhì)的量，令反應(yīng)生成NO₂的乙二酸的物質(zhì)的量為xmol，則反應(yīng)生成NO的乙二酸的物質(zhì)的量為（100-x）mol，根據(jù)方程式計算生成氣體的物質(zhì)的量，由氮元素守恒可知，損失的氣體的物質(zhì)的量等于需要補充的硝酸的物質(zhì)的量，據(jù)此解答；
（4）依據(jù)混合氣體的元素守恒結(jié)合化學(xué)方程式計算得到硝酸鈉、亞硝酸鈉物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）二氧化硫與碳酸鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣與二氧化碳，反應(yīng)方程式為：SO₂+CaCO₃═CaSO₃+CO₂，亞硫酸鈣在水存在的條件下被氧氣氧化生成CaSO₄?2H₂O，反應(yīng)方程式為：2CaSO₃+O₂+4H₂O═2（CaSO₄?2H₂O），總反應(yīng)為：2CaCO₃+2SO₂+O₂+4H₂O═2（CaSO₄?2H₂O）+2CO₂；
  S～SO₂ ～CaSO₄?2H₂O
 32             172
300t×2.5%×96%   m

32

300t×2.5%×96%

=

172

m

，解得m=38.7t，
故答案為：38.7；
（2）1L NO₂、NO的混合氣體的物質(zhì)的量為

1L

22.4L/mol

，4.48L的CH₄的物質(zhì)的量為

0.4L

22.4L/mol

，發(fā)生的反應(yīng)為：CH₄+4NO→2N₂+CO₂+2H₂O； CH₄+2NO₂→N₂+CO₂+2H₂O
令混合氣體中NO₂、NO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則：
x+y=

1

22.4

1

4

y+

1

2

x=

0.4

22.4

解得：x=0.3，y=0.2，則混合氣體中NO₂、NO的物質(zhì)量之比為3：2；
故答案為：3：2；
（3）9kg乙二酸的物質(zhì)的量為

9000g

90g/mol

=100mol，令反應(yīng)生成NO₂的乙二酸的物質(zhì)的量為xmol，則反應(yīng)生成NO的乙二酸的物質(zhì)的量為（100-x）mol，由方程式可知，
反應(yīng)生成的n（NO₂）=6x mol，n（NO）=2（100-x）mol，尾氣NO_x中n（NO₂）：n（NO）=2：1，
故6x：2（100-x）=2：1，解得x=40，
故需要補充硝酸為[6x+2（100-x）]mol×（1-90%）=[240+120]mol×（1-90%）=36mol，
故需要加入硝酸溶液的質(zhì)量為

36mol×63g/mol

63%

=3600g=3.6kg，
答：需要加入硝酸溶液的質(zhì)為3.6；
（4）設(shè)NO有amol，NO₂有bmol a+b=1-0.2=0.8

a+2b

a+b

=x
解得
a=1.6-0.8x
b=0.8x-0.8
根據(jù)方程式：NO+NO₂+2NaOH═2NaNO₂ +H₂O，帶入NO的物質(zhì)的量（a），計算求出NaNO₂的物質(zhì)的量=3.2-1.6x
此時剩余NO₂的物質(zhì)的量=0.4+b-a=0.4+0.8x-0.8-（1.6-0.8x）=1.6x-2，
根據(jù)方程式：2NO₂ +2NaOH═NaNO₂+NaNO₃+H₂O，帶入NO₂剩余的物質(zhì)的量，計算求出NaNO₂的物質(zhì)的量=NaNO₃的物質(zhì)的量=0.8x-1
n（NaNO₂）=3.2-1.6x+0.8x-1=（2.2-0.8x）mol，n（NaNO₃）=（0.8x-1）mol；
答：生成NaNO₃和NaNO₂的物質(zhì)的量分別為（0.8x-1）mol，（2.2-0.8x）mol．

點評：本題考查化學(xué)方程式的計算，利用所學(xué)知識結(jié)合習(xí)題中的信息即可解答，數(shù)據(jù)分析是解答本題的關(guān)鍵，較好的考查學(xué)生分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．