Question

【題目】[2017北京]SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動機(jī)在空氣過量條件下的NOx排放。

（1）SCR（選擇性催化還原）工作原理：

① 尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________。

② 反應(yīng)器中NH3還原NO2的化學(xué)方程式：____________。

③ 當(dāng)燃油中含硫量較高時，尾氣中SO2在O2作用下會形成(NH4)2SO4，使催化劑中毒。用化學(xué)方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。

④ 尿素溶液濃度影響NO2的轉(zhuǎn)化，測定溶液中尿素（M=60 g·mol 1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH3，所得NH3用過量的v1 mL c1 mol·L1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L1 NaOH溶液恰好中和，則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________。

（2）NSR（NOx儲存還原）工作原理：

NOx的儲存和還原在不同時段交替進(jìn)行，如圖a所示。

① 通過BaO和Ba(NO3)2的相互轉(zhuǎn)化實現(xiàn)NOx的儲存和還原。儲存NOx的物質(zhì)是_________。

② 用H2模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba(NO3)2的催化還原過程，該過程分兩步進(jìn)行，圖b表示該過程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時間的變化關(guān)系。第一步反應(yīng)消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是__________。

③ 還原過程中，有時會產(chǎn)生笑氣（N2O）。用同位素示蹤法研究發(fā)現(xiàn)笑氣的產(chǎn)生與NO有關(guān)。在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時，得到的笑氣幾乎都是15NNO。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：_______□15NNO+□H2O

Answer 1

【答案】（1）①CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3

②8NH3+6NO27N2+12H2O

③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4 ④

（2）①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O

【解析】（1）①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，結(jié)合原子守恒，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。②從圖中可以看出NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮氣和水，根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O。③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應(yīng)形成(NH4)2SO4，此反應(yīng)中SO2是還原劑，氧氣是氧化劑，結(jié)合電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4。④吸收NH3的硫酸的物質(zhì)的量為v1×103L× c1 mol·L1 v2 ×103 L×c2 mol·L1 ×=（v1c1v2c2）×103mol，則尿素的物質(zhì)的量為（v1c1v2c2）×103mol，尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是[（v1c1v2c2）×103mol×60g/mol]÷a g×100%=。（2）①由圖示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再還原為N2，則儲存NOx的物質(zhì)是BaO。②由圖示可知，第一步反應(yīng)為H2與Ba(NO3)2作用生成NH3，每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共轉(zhuǎn)移16 mol電子，根據(jù)電子守恒，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為16 mol÷2=8 mol，則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是8∶1。③反應(yīng)物有15NO與NH3，結(jié)合產(chǎn)物中有水，可知還有另一反應(yīng)物O2，反應(yīng)中NH3是還原劑，15NO與O2是氧化劑，因含氮產(chǎn)物均為15NNO，則15NO與NH3以1∶1參加反應(yīng)，結(jié)合電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式為415NO+4NH3+3O415NNO+6H2O。