Question

硝酸工業尾氣中氮的氧化物（NO、NO₂）是大氣污染物，可用基于下列反應的方法治理：

2NO₂+2NaOH====NaNO₂+NaNO₃+H₂O

NO₂+NO+2NaOH====2NaNO₂+H₂O

（1）若在標準狀況下有NO、NO₂的混合物恰好與50 mL 2.0 mol·L^-1的NaOH溶液反應完全，且生成NaNO₂和NaNO₃的物質的量的比值為4∶1，則在混合氣體中NO氣體的體積分數為多少？

（2）設NO、NO₂的混合氣體用NO_x表示，用堿液吸收，生成硝酸鈉及亞硝酸鈉再結晶分離。若生產每噸硝酸鈉的成本為0.16萬元，生產每噸亞硝酸鈉的成本為0.27萬元。目前市場出售價，硝酸鈉每噸0.18萬元，亞硝酸鈉每噸0.28萬元。則每處理22.4×10⁹ L（標準狀況）含NO_x（x≥1.5）0.1%（體積分數）的尾氣，所得利潤y（出售價減去成本價，單位：萬元）與x的關系為______________。（附解題過程）

（3）根據（2）的計算結果，在以下坐標系中作出其示意圖。

Answer 1

（1）NO、NO₂物質的量之和跟與之反應的NaOH物質的量相等，為0.1 mol。設NO₂、NO的物質的量分別為a和b。

2NO₂+2NaOH====NaNO₂  +  NaNO₃+H₂O

    2          2                 1              1

 (a-b)     (a-b)      0.5(a-b)     0.5(a-b)

NO₂+NO+2NaOH====2NaNO₂+H₂O

   1      1       2                  2

   b      b       2b                2b

a=0.07 mol  b=0.03 mol

則混合氣體中NO的體積分數為：0.03 mol/（0.03 mol+0.07 mol）=3/10

（2）根據2NO_x+2NaOH====(2x-3)NaNO₃+(5-2x)NaNO₂+H₂O

n(NO_x)=10⁶ mol，則:n(NaNO₂)=0.5×(5-2x)×10⁶ mol

n(NaNO₃)=0.5×(2x-3)×10⁶ mol

y=0.02 萬元/t×0.5×(2x-3)×10⁶ mol×85 g·mol^-1×10^-6 t/g+0.01 萬元/t×0.5×(5-2x)×10⁶mol×69 g·mol^-1×10^-6 t/g=（1.01x-0.825）萬元

（3）?

解析：（1）設NaNO₃量為1，則是2NO₂NaNO₂和NaNO₂，還有3NaNO₂是由1.5 NO₂和1.5 NO生成的，NO體積分數：

（2）總反應方程式：?

2NO_x+2NaOH====(2x-3)NaNO₃+(5-2x)NaNO₂+H₂O

   2                             2x-3               5-2x

10⁶ mol         n(NaNO₃)     n(NaNO₂)

n(NaNO₂)=×10⁶ mol

n(NaNO₃)=×10⁶ mol

y=×10⁶ mol×69 g·moL^-1×10^-6 t·g^-1×0.01 萬元/t+×10⁶ mol×85 g·mol^-1×10^-6 t·g^-1×0.02萬元/t=（1.01x-0.825）萬元

（3）當x=1.5時，y=0.690

當x=2時，y=1.195