Question

【題目】降低發動機中柴油燃燒產生NOx的排放，可利用尿素分解產生的氣體采用選擇性催化還原技術或儲存還原技術來消除污染。

（1）選擇性催化還原技術工作原理為：

①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，該反應的化學方程式_________。

②用2Kg尿素能處理標準狀況下含NOx(以NO2計)體積分數為7％的尾氣10m3，則該尿素的利用率為_____________。

③將上述尾氣處理原理設計成原電池，在處理了廢氣的同時產生電能，其工作原理如圖所示。則通入NH3的一極為_______________極，通入NOx時發生的電極反應方程式為___________。

（2）儲存還原技術工作原理為：NOx的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖所示。

①寫出上圖中儲存NO時發生的反應總方程式________________________。

②還原過程中，有時會產生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發現笑氣的產生與NO有關。在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應時，得到的笑氣幾乎都是(15N2N)2O3。將該反應的化學方程式補充完整：________口(15N2N)2O3+口H2O

Answer 1

【答案】 H2O＋CO(NH2)22NH3↑＋CO2↑ 0.625 負 2NOx ＋4xe－= N2 ＋2xO2－ 4NO＋3O2＋2BaO=2Ba(NO3)2 415NO＋2NH3＋O2 (15N2N)2O3＋3H2O

【解析】試題分析：本題以消除NOx的污染為載體，考查化學方程式的書寫，化學計算，原電池的工作原理和電極反應式的書寫。

（1）①尿素水溶液受熱分解生成NH3和CO2，反應的化學方程式為H2O＋CO(NH2)22NH3↑＋CO2↑。

②依據題意，尿素熱分解產生的NH3將NO2還原為N2消除污染，NH3被氧化成N2，根據得失電子守恒，3n（NH3）=4n（NO2），n（NH3）=n（NO2）==mol，則消耗的CO（NH2）2物質的量為mol，尿素的利用率為mol=0.625。

③該處理過程中NH3發生氧化反應生成N2，通入NH3的一極為原電池的負極。通入NOx的一極為正極，NOx發生還原反應生成N2，N元素的化合價由+2x價降至0價，結合電解質為熔融Li2O，通入NOx的電極的電極反應式為2NOx+4xe-=N2+2xO2-。

（2）①由圖可見儲存時的反應為：2NO+O2=2NO2、4NO2+O2+2BaO=2Ba（NO3）2，將兩式相加消去NO2，得反應的總方程式為4NO+3O2+2BaO=2Ba（NO3）2。

②根據（15N2N）2O3中15N與N物質的量之比為2:1，則15NO與NH3物質的量之比為2:1，15NO得到電子物質的量與NH3失去電子物質的量之比為（21）：（14）=1:2，根據得失電子守恒，參與反應的15NO、NH3、O2物質的量之比為4:2:1，結合原子守恒，寫出方程式為415NO+2NH3+O2（15N2N）2O3+3H2O。