Question

【題目】SCR和NSR技術可有效降低柴油發動機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，該反應的化學方程式：____________。

② 反應器中NH3還原NO2的化學方程式：____________。

③ 當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。用化學方程式表示(NH4)2SO4的形成：________。

④ 尿素溶液濃度影響NO2的轉化，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，則尿素溶液中溶質的質量分數是________。

（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行，如圖a所示。

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

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，該過程分兩步進行，圖b表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關系。第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是__________。

③ 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15NNO。將該反應的化學方程式補充完整： _______□15NNO+□H2O_______

Answer 1

【答案】CO(NH2)2+H2OCO2+2NH38NH3+6NO27N2+12H2O2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4BaO8∶1415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O

【解析】

（1）①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，結合原子守恒，發生反應的化學方程式為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，根據電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O。③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應形成(NH4)2SO4，此反應中SO2是還原劑，氧氣是氧化劑，結合電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4。④硫酸的物質的量為：v1×10-3L×c1 mol·L1，其中與NaOH溶液反應的硫酸的物質的量為：×v2×10-3L×c2mol·L1，所以吸收NH3的硫酸的物質的量為：v1×10-3L×c1 mol·L1-×v2×10-3L×c2 mol·L1=(v1c1-v2c2)×10-3 mol，則尿素[CO(NH2)2]的物質的量為：(v1c1-v2c2)×10-3 mol，尿素溶液中溶質的質量分數是：(v1c1-v2c2)×10-3 mol×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的物質是BaO。②由圖示可知，第一步反應為H2與Ba(NO3)2作用生成NH3，1molBa(NO3)2作用生成NH3共轉移16mol電子，根據電子守恒，參加反應的氫氣的物質的量為16mol÷2=8mol，則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是8:1。③反應物有15NO與NH3，結合產物中有水，可知還有另一反應物O2，反應中NH3是還原劑15NO與O2是氧化劑，因含氮產物均為15NNO，則15NO與NH3以1:1參加反應，結合電子守恒和原子守恒可得此反應的化學方程式為415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。