Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NO、NO2等多種污染物。

(1)在汽車的排氣管上裝一個(gè)催化轉(zhuǎn)換裝置，能使CO和NO反應(yīng)生成無污染的氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_____

(2)研究表明：增大催化劑(相同質(zhì)量下比較)比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率，為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某科研小組設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

實(shí)驗(yàn)編號	T/℃	CO 初始濃度/mol·L-1	NO 初始濃度/mol·L-1	催化劑的比表面積/m·g-1
Ⅰ	300	4.5×10-3	1.5×10-3	100
Ⅱ	______	4.5×10-3	1.5×10-3	200
Ⅲ	500	4.5×10-3	_________	200

請?jiān)谏媳砀裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)，三組實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)?/span> ______(填實(shí)驗(yàn)編號)

(3)大眾"檢測門"事件讓"尿素可用于汽車尾氣脫氮”又科普了一把，其反應(yīng)原理為：NO+NO2+H2O=2HNO2

2HNO2+CO(NH2)2=2N2↑+CO2↑+3H2O

① 圖為尿素含量對脫氮效率的影響，一般選擇尿素濃度約5%左右，其原因是_______

②當(dāng)煙氣中NO、NO2按上述反應(yīng)中系數(shù)比時(shí)脫氮效果最佳。若煙氣中V(NO)：V(NO2)=3：1時(shí)，可通入一定量的空氣，同溫同壓下，V(空氣)：V(NO2)=_____(空氣中氧氣的體積含量大約為 20%)

Answer 1

【答案】2CO+2NO 2CO2+N2 300 1.5×10-3 Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ 濃度大于 5%后，脫氮效率不再明顯提高，選擇 5%的濃度，可以在保證脫氮效率的前提下節(jié) 約生產(chǎn)成本 5:2

【解析】

(1)汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換裝置，能使CO和NO反應(yīng)生成N2和CO2，由此可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(2)實(shí)驗(yàn)的目的是研究溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，若研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則只有溫度變化，其它數(shù)據(jù)不變；當(dāng)研究催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，則只有催化劑的比表面積改變，其它數(shù)據(jù)不變，由此可得出結(jié)論。

比較三組實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)速率由快到慢的順序時(shí)，溫度越高，反應(yīng)速率越快；催化劑的比表面積越大，反應(yīng)速率越快。

(3)①分析選擇尿素濃度約5%左右時(shí)，借助圖中信息，從尿素濃度為5%、大于5%兩個(gè)方面，分析對脫氮效率、成本的影響，從而找出原因。

②從反應(yīng)方程式看，V(NO)：V(NO2)=1：1時(shí)，汽車尾氣脫氮效果最好，由此可利用反應(yīng)2NO+O2==2NO2，計(jì)算所需O2與NO2的體積關(guān)系，從而求出同溫同壓下，V(空氣)：V(NO2)。

(1)汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換裝置，能使CO和NO反應(yīng)生成N2和CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NO+2CON2+2CO2。答案為：2NO+2CON2+2CO2；

(2)從表中可以看出，Ⅰ、Ⅱ兩組實(shí)驗(yàn)中，催化劑的比表面積不同，則其它數(shù)據(jù)應(yīng)相同，由此得出實(shí)驗(yàn)Ⅱ的溫度應(yīng)為300℃；Ⅱ、Ⅲ兩組實(shí)驗(yàn)相比，溫度不同，則NO的濃度應(yīng)相同，應(yīng)為1.5×10-3mol/L；實(shí)驗(yàn)Ⅱ的催化劑的比表面積大于實(shí)驗(yàn)Ⅰ，則反應(yīng)速率Ⅱ>Ⅰ，實(shí)驗(yàn)Ⅲ的溫度高于實(shí)驗(yàn)Ⅱ，則反應(yīng)速率Ⅲ>Ⅱ，所以Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。答案為：300；1.5×10-3；Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ；

(3)①圖中信息顯示，尿素濃度為5%時(shí)，脫氮效率基本達(dá)到最高點(diǎn)，且增大尿素濃度，雖然脫氮效率有所增大，但增大幅度很少，且會(huì)提高脫氮成本，所以選擇5%，其原因是濃度大于5%后，脫氮效率不再明顯提高，選擇5%的濃度，可以在保證脫氮效率的前提下節(jié)約生產(chǎn)成本。答案為：濃度大于5%后，脫氮效率不再明顯提高，選擇5%的濃度，可以在保證脫氮效率的前提下節(jié)約生產(chǎn)成本；

②從反應(yīng)方程式看，V(NO)：V(NO2)=1：1時(shí)，汽車尾氣脫氮效果最好。若煙氣中V(NO)：V(NO2)=3：1時(shí)，通入空氣發(fā)生反應(yīng)2NO+O2==2NO2，則所需O2與NO2的體積關(guān)系為1：2，從而求出同溫同壓下，V(空氣)：V(NO2)=：2=5：2。答案為：5：2。