Question

NaNO₃是重要的化工原料，可通過下列方法制備：
第一步：在吸收塔中，將硝酸生產中排出的尾氣(體積分數：含0.5%NO、1.5%NO₂)
用純堿溶液完全吸收。
第二步：將吸收塔中的混合液送入轉化塔中，加入50%HNO₃溶液，同時通入足量的壓縮空氣攪拌，充分反應，得到NaNO₃和硝酸的混合液。
第三步：將轉化塔中的混合液用純堿中和后，經蒸發濃縮、冷卻結晶、離心分離、干燥，得NaNO₃成品。
已知：每生產1.0t純凈的NaNO₃固體，需消耗0.65 t無水Na₂CO₃、消耗氧氣的體積為33.6 m³(標準狀況下)和一定量的HNO₃。生產過程中排出的尾氣中均不含氮氧化物。
回答下列問題：
(1) 第一步生產過程中發生反應的總化學方程式是                                。
(2) 檢驗NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃雜質的方法是                        
(3) 生產過程中Na₂CO₃的利用率是________(計算結果精確到小數點后兩位)。
(4) 生產1.0 t純凈的NaNO₃固體，可以處理硝酸生產中排出的尾氣的體積為多少m³(標準狀況下)。請寫出計算過程。

Answer 1

（13分）(1) NO＋3NO₂＋2Na₂CO₃===3NaNO₂＋NaNO₃＋2CO₂（2分）
(2) 取少量NaNO₃樣品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則無（2分）
(3) 0.96（3分）
(4)（4分）
設NO的物質的量為xmol，則NO₂的物質的量為3xmol
因為3n(NO)+n(NO₂)=4n(O₂)即 3x+3x=4×1.5kmol 
x=1kmol
n(NO)+n(NO₂)=4kmol
V(尾氣)=4×22.4/0.02%=4480m³

試題分析：（1）NO和NO₂與碳酸化鈉溶液反應，根據第二步流程，可知生成的產物中有還原性物質，所以產物有硝酸鈉、亞硝酸鈉、二氧化碳，則第一步生產過程中發生反應的總化學方程式是NO＋3NO₂＋2Na₂CO₃===3NaNO₂＋NaNO₃＋2CO₂
（2）檢驗NaNO₃成品中是否含少量的Na₂CO₃雜質，即是檢驗碳酸根離子，常用試劑是氯化鈣、氫氧化鈣溶液，操作步驟是取少量NaNO₃樣品溶于水，滴入CaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，再加鹽酸、沉淀又消失，說明有Na₂CO₃存在，否則不存在；
（3）根據元素守恒得Na₂CO₃～2NaNO₃，所以0.65t的無水碳酸鈉的利用率是x，則106:170=0.65x:1，解得x=0.96；
（4）33.6m³=33600L，所以生產1.0 t純凈的NaNO₃固體，消耗氧氣1500mol，根據得失電子守恒，NO和NO₂失電子總數=氧氣得電子總數，可以計算NO和NO₂的物質的量，NO和NO₂占尾氣的2%，所以可計算生產1.0 t純凈的NaNO₃固體，可以處理硝酸生產中排出的尾氣的體積。具體步驟見答案。