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，以除去这些废气，其主要反应为：2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O，NO+NO₂+2NaOH→2NaNO₂+H₂O
（1）2molNO和2.4molNO₂混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，生成的NaNO₂ 和 NaNO₃物质的量各为多少？
（2）NO和NO₂的混合气体的组成可表示为NOX，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
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．
（3）请写出纯碱溶液吸收NO₂的化学方程式______．
（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）．
（5）若在标准状况下，2.016L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______．写出本小题的计算过程：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）、NO必须和二氧化氮一起才能反应，根据反应分别求算出生成的NaNO₂ 和NaNO₃，故NO₂还剩余0.4mol单独与烧碱反应；（2）、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；
（3）、纯碱溶液处理氮氧化物废气，反应与上述类似，同时放出CO₂，所以二氧化氮与碳酸钠反应生成NaNO₂、NaNO₃、CO₂；
（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．
（5）、设2.016 L氮氧化物中含N₂O₄ x mol、NO₂y mol、NO z mol，分别利用气体总物质的量、电子守恒、钠离子氮原子守恒列式求解．
解答：解：（1）、2molNO反应，需要消耗2molNO₂，生成了4mol NaNO₂，还有0.4mol NO₂和氢氧化钠反应，分别生成0.2mol NaNO₂、0.2mol NaNO₃，故生成了4.2mol NaNO₂，0.2mol NaNO₂；
故答案是：n（NaNO₂ ）=4.2 mol  n（NaNO₃）=0.2 mol；
（2）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=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；
（3））、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：2NO₂+Na₂CO₃=NaNO₂+NaNO₃+CO₂ ；
 （4）发生反应为：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，≥；
    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）=++=mol，所以2n（Na₂CO₃）=mol，n（Na₂CO₃）=mol，该Na₂CO₃溶液的物质的量浓度为：

=；
故答案为：≥； ；
 （5）、设：2.016 L氮氧化物中含N₂O₄ x mol、NO₂ y mol、NO z mol，
  x+y+z==0.09
  2x+y+3z=×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，

答：混和气体中N₂O₄与NO₂的体积比为1：5，计算过程为：
   设：2.016 L氮氧化物中含N₂O₄ x mol、NO₂ y mol、NO z mol，x+y+z==0.09
  2x+y+3z=×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．
点评：本题考查阅读理解信息的能力、混合反应的计算能力等，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，根据题给信息书写化学方程式，发现化学方程式中隐含的关系和规律是解题关键，难度稍大．