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二氧化硫和氮氧化物(NO x )是大气的主要污染物,治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。完成

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解决时间 2021-03-07 02:57
二氧化硫和氮氧化物(NO x )是大气的主要污染物,治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。完成下列计算:(1)石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的原理是:烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及空气反应生成石膏(CaSO 4 ·2H 2 O)。某电厂用煤300t(煤中含硫的质量分数为2.5%),若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫,用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏,则理论上可得到_________吨石膏。(2)用CH 4 催化还原NO x ,主要产物为N 2 与CO 2 。现有1 L NO x (含NO 2 、NO),用CH 4 将其还原成N 2 ,消耗同温同压下的CH 4 0.4 L,则混合气体中NO 2 、NO的物质量之比为____。(3)乙二酸(H 2 C 2 O 4 )的制备有如下反应:C 6 H 12 O 6 +18HNO 3 →3H 2 C 2 O 4 +18NO 2 ↑+12H 2 OC 6 H 12 O 6 ­+6HNO 3 →3H 2 C 2 O 4 +6NO↑+6H 2 O上述反应产生的NO x 用氧气和水吸收后生成硝酸循环利用,若尾气NO x 中n(NO 2 )︰n(NO)=2︰1,且NO x 的吸收转化率为90%。每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克?(4)用碱液吸收法处理某工业尾气(含NO x :NO、NO 2 和N 2 O 4 )的反应为:2NO 2 + 2NaOH→ NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O;NO + NO 2 + 2NaOH→ 2NaNO 2 + H 2 O。当N 2 O 4 体积分数为0.2时,处理1mol该NO x ,计算生成NaNO 3 和NaNO 2 的物质的量(x可作为已知条件使用)。
最佳答案
(1)38.7 (3分)
(2)3︰2 (3分)
(3)3.6   (4分)
(4)n(NaNO 2 )="(2.2-0.8x)" mol (2分); n(NaNO 3 )="(0.8x-1)" mol  (2分)



试题分析:(1)根据硫元素守恒确定:300×2.5%×96%÷32×172=38.7t
(2)根据电子守恒得:3n(NO)+n(NO 2 )= 8n(CH 4 )  n(NO)+n(NO 2 )=1(单位用mol替代,方便计算)
2n(NO)+4n(NO 2 )= 8×0.4  n(NO)+n(NO 2 )=1
n(NO)=0.4mol    n(NO 2 )=0.6mol    则混合气体中NO 2 、NO的物质量之比为3︰2
(3)根据上述要求每生产9 kg需要硝酸的量计算为:
1/2n(NO) + 1/6n(NO 2 )= n(H 2 C 2 O 4 )=9000÷90=100
n(NO) :n(NO 2 )=1:2
联立解得n(NO)=120mol    n(NO 2 )=240mol
反应中气体损失10%,根据氮原子守恒知硝酸的量与气体的量相等,故应补充损失的量即可
(120+240)×63×10%÷63%=3600g=3.6kg
(4)设NO有amol,NO 2 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
根据方程式:NO + NO 2 + 2NaOH→ 2NaNO 2 + H 2 O,代入NO的物质的量(a),计算求出NaNO 2 的物质的量=3.2-1.6x
此时剩余NO 2 的物质的量=0.4+b-a=0.4+0.8x-0.8-(1.6-0.8x)=1.6x-2
根据方程式:2NO 2 + 2NaOH→ NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O,带入NO 2 剩余的物质的量,计算求出n(NaNO 2 )= n(NaNO 3 )=0.8x-1
故亚硝酸钠的总量为两个方程式产生的和="3.2-1.6x+0.8x-1=2.2-0.8" x
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