某亚硝酸钠生产厂采用硝酸为原料,其生产原理是NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O.工艺流程如下

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  • 解题思路:根据工艺流程可知:将SO2通入7~10mol/L的HNO3溶液中后,有H2SO4生成,可知SO2在反应中做还原剂被氧化,HNO3被还原为NO与NO2;将生成的混合物冷却后,向NO与NO2的混合气体中通入氮气后在吸收塔中被7~10mol/L的氢氧化钠溶液吸收,通入的氮气可以使NO和NO2混合气体被稀释,能被氢氧化钠充分吸收,发生反应:NO+NO2+2NaOH═2NaNO2+H2O,得到主产物NaNO2;如果硝酸的浓度控制得当,得到的NO和NO2比例是1:1,则将会被氢氧化钠溶液完全吸收,但如果硝酸的浓度过高,则会导致所得的混合气体中NO2的含量过高而过量,此时会在尾气中会有过量的NO2,而如果硝酸的浓度偏低,则会导致所得的混合气体中NO的含量过高而过量,所得的尾气中会有NO,但无论是哪种情况,都可以通入适量的O2,再进入吸收塔,循环吸收来进行尾气处理.

    (1)根据瓷环的作用来分析;

    (2)根据HNO3被还原后生成的NO与NO2物质的量之比恰好是1:1可知,氮元素得4mol电子,能将2molSO2氧化为2molH2SO4,据此写出反应;根据浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO,据此分析;根据当硝酸过浓时,生成的二氧化氮过多来分析;

    (3)根据通入一定量的N2的目的来分析;

    (4)根据吸收塔中尾气的成分主要是NO和NO2来分析.

    (1)分解塔中填有大量的瓷环,其目的是增大接触面,使两者充分接触反应,提高原料利用率,故答案为:增大接触面,使两者充分接触反应,提高原料利用率;

    (2)HNO3被还原后生成的NO与NO2物质的量之比恰好是1:1,即2molHNO3被还原时氮元素得4mol电子,能将2molSO2氧化为2molH2SO4,故化学方程式为:2HNO3+2SO2+H2O═NO+NO2+2H2SO4;浓硝酸的还原产物是NO2,稀硝酸的还原产物是NO,故当硝酸浓度过大,主要还原生成NO2,导致亚硝酸钠产率降低;若硝酸浓度过低,分解塔中出来的主要是NO,亚硝酸钠产率也低;当硝酸过浓时,生成的二氧化氮过多,还可能发生NO2与氢氧化钠的反应:2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O,

    故答案为:2HNO3+2SO2+H2O═NO+NO2+2H2SO4;硝酸浓度过大,主要还原生成NO2,导致亚硝酸钠产率降低;若硝酸浓度过低,分解塔中出来的主要是NO,亚硝酸钠产率也低;2NO2+2NaOH═NaNO3+NaNO2+H2O

    (3)通入一定量的N2可以稀释气体,提高气体的吸收率,故答案为:稀释气体,提高吸收率;

    (4)吸收塔中尾气的成分主要是NO和NO2,故可以通入适量的O2,再进入吸收塔,循环吸收,故答案为:通入适量的O2,再进入吸收塔,循环吸收;

    点评:

    本题考点: 亚硝酸盐;制备实验方案的设计.

    考点点评: 本题考查了亚硝酸钠的生产流程和过程中涉及到的氧化还原反应,分析尾气处理时应注意根据尾气中的成分来选择合适的处理方法.