Question

10．工業(yè)上利用氨氧化獲得的高濃度NO_x氣體（含NO、NO₂）制備NaNO₂、NaNO₃，工藝流程如下：

已知：Na₂CO₃+NO+NO₂═2NaNO₂+CO₂
（1）中和液所含溶質(zhì)除NaNO₂及少量Na₂CO₃外，還有NaNO₃（填化學(xué)式）．
（2）中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作時，應(yīng)控制水的蒸發(fā)量，避免濃度過大，目的是防止NaNO₂的析出．蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有少量NaNO₂等有毒物質(zhì)，不能直接排放，將其冷凝后用于流程中的溶堿（填操作名稱）最合理．
（3）母液Ⅰ進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO₃的目的是將NaNO₂轉(zhuǎn)化為NaNO₃．母液Ⅱ需回收利用，下列處理方法合理的是cd．
a．轉(zhuǎn)入中和液                             b．轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅰ操作
c．轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液                             d．轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作
（4）工業(yè)上可用石灰乳和硝酸工業(yè)的尾氣（含NO、NO₂）反應(yīng)，既能凈化尾氣，又能獲得應(yīng)用廣泛的Ca（NO₂）₂，反應(yīng)原理為Ca（OH）₂+NO+NO₂═Ca（NO₂）₂+H₂O．
①若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，則會導(dǎo)致排放氣體中NO含量升高，污染環(huán)境；
②若n（NO）：n（NO₂）＜1：1，則會導(dǎo)致產(chǎn)品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高．
（5）若將NaNO₂、NaNO₃兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比設(shè)為2：1，則生產(chǎn)1.38t NaNO₂時，Na₂CO₃的理論用量為1.59t（假設(shè)Na₂CO₃恰好完全反應(yīng)）．

Answer 1

分析 由制備流程可知，碳酸鈉溶解后，堿吸收發(fā)生Na₂CO₃+NO+NO₂═2NaNO₂+CO₂、3NO₂+H₂O=HNO₃+NO、Na₂CO₃+2HNO₃=NaNO₃+H₂O+CO₂↑，然后中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作，應(yīng)避免濃度過大NaNO₂析出，蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有少量的NaNO₂等有毒物質(zhì)要回收再循環(huán)利用；結(jié)晶過濾分離出NaNO₃，母液I中主要含NaNO₂，母液Ⅰ進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO₃、空氣，硝酸提供酸性環(huán)境，可將NaNO₂轉(zhuǎn)化為NaNO₃，轉(zhuǎn)化液蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾分離出NaNO₃，母液Ⅱ中主要含NaNO₃，以此解答該題．

解答 解：（1）由制備流程可知，碳酸鈉溶解后，堿吸收發(fā)生Na₂CO₃+NO+NO₂═2NaNO₂+CO₂、3NO₂+H₂O=HNO₃+NO、Na₂CO₃+2HNO₃=NaNO₃+H₂O+CO₂↑，所以中和液所含溶質(zhì)除NaNO₂及少量Na₂CO₃外，還有NaNO₃，
故答案為：NaNO₃；
（2）中和液進(jìn)行蒸發(fā)Ⅰ操作時，應(yīng)控制水的蒸發(fā)量，避免濃度過大，目的是防止NaNO₂的析出，蒸發(fā)Ⅰ產(chǎn)生的蒸汽中含有少量的NaNO₂等有毒物質(zhì)，不能直接排放，將其冷凝后用于流程中的溶堿，循環(huán)利用，提高利用率，
故答案為：防止NaNO₂的析出；溶堿；
（3）由上述分析可知，結(jié)晶過濾分離出NaNO₃，母液I中主要含NaNO₂，進(jìn)行轉(zhuǎn)化時加入稀HNO₃的目的是將NaNO₂轉(zhuǎn)化為NaNO₃，母液Ⅱ需回收利用，可轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)化液或轉(zhuǎn)入結(jié)晶Ⅱ操作，提高其利用率，
故答案為：將NaNO₂轉(zhuǎn)化為NaNO₃；cd；
（4）①若n（NO）：n（NO₂）＞1：1，則一氧化氮過量，排放氣體中NO含量升高，污染環(huán)境，故答案為：排放氣體中NO含量升高，污染環(huán)境；
②若n（NO）：n（NO₂）＜1：1，則二氧化氮過量，二氧化氮可與石灰乳反應(yīng)生成Ca（NO₃）₂，
故答案為：產(chǎn)品Ca（NO₂）₂中Ca（NO₃）₂含量升高；
（5）生產(chǎn)1.38噸NaNO₂時，n（NaNO₂）=$\frac{1.38×1{0}^{6}g}{69g/mol}$=2×10⁴mol，NaNO₂、NaNO₃兩種產(chǎn)品的物質(zhì)的量之比為2：1，則n（NaNO₃）=1×10⁴mol，由Na原子守恒可知，2n（Na₂CO₃）=n（NaNO₂）+n（NaNO₃），m（Na₂CO₃）=（2×10⁴mol+1×10⁴mol）×$\frac{1}{2}$×106g/mol=1.59×10⁶g=1.59t，
故答案為：1.59．

點評 本題考查工業(yè)制備NaNO₂、NaNO₃，為高考常見題型，題目涉及物質(zhì)的制備流程及混合物分離提純綜合應(yīng)用，把握流程中的反應(yīng)、分離方法為解答的關(guān)鍵，注意工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)、原料利用率等，側(cè)重分析與應(yīng)用能力的綜合考查，題目難度中等．