Question

【題目】柴油機車尾氣脫是在全球范圍內受關注的熱點問題。

(1)柴油機車尾氣中的是空氣中的在高溫中燃燒生成的，其生成的反應機理如下：

A22A·

A+B2NO+B·

B·+A2NO+A·

已知時的鍵能數據：

化學鍵	O=O	N≡N	N=O
鍵能/kJ·mol-1	498.0	946.0	630.0

①上述機理中代表的是________(填“”或“”)，作出該判斷的原因是________。

②根據上述的生成機理，試寫出通常狀況下燃燒生成的熱化學方程式：________。

(2)TWC技術是利用燃料不完全燃燒生成的將尾氣中的還原為無害氣體的技術，且 2NO+2CO 2CO2+N2 △H＜0。現將含COa%(體積分數，下同)、NO0.30%的模擬汽車尾氣以100mL·min-1的流速通過450℃的反應器，出口氣體中CO的含量變為b%(氣體體積變化忽略不計)，則v(CO)=________mL·min-1。若將反應器溫度降低至350℃，出口氣體中CO的含量________b%(填“＞”“＜”或“=”)

(3)SCR技術是利用將尾氣中的選擇性還原為無害氣體的技術。其中是通過尿素[CO(NH2)2]分解生成的：

Ⅰ.CO(NH2)2(s)NH3(g)+HNCO(g) H1

Ⅱ.HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g) H2

①一定溫度下，往一恒容密閉容器中投入足量的CO(NH2)2固體和一定量的水蒸氣，發生上述反應。當反應達到平衡時，測得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，則反應Ⅰ的平衡常數為________(用含p、q的表達式表示，下同)，c(CO2)=________mol/L。

②我國科學家在研究溫度、氧氣濃度對尿素水解產物濃度的影響后，得到如下數據：

通過數據對比可以發現在有氧氣、1100℃以上時，體系中濃度接近0μLL-1，其可能原因：__

Answer 1

【答案】O2 O2中O=O鍵能比N2中N≡N鍵能小，更易解離為原子 N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+184.0kJ/mol (a-b) ＜ qp 氧氣在高溫時將NH3氧化

【解析】

(1)△H=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和；

(2) 結合v(CO)的單位mL·min-1和溫度對平衡的移動分析即可；

(3)根據反應原理，結合平衡常數的計算公式和氨氣的還原性分析。

(1) ①已知O=O的鍵能為498.0 kJ·mol-1，N≡N的鍵能為946.0 kJ·mol-1，則O2中O=O鍵能比N2中N≡N鍵能小，更易解離為原子，故上述機理中A2代表的是O2；

②已知N2(g)+O2(g)=2NO(g)，則△H=反應物的鍵能和-生成物的鍵能和=(946.0 kJ·mol-1)+(498.0 kJ·mol-1)-2(630.0 kJ·mol-1)=+184.0kJ/mol，故通常狀況下燃燒生成的熱化學方程式為N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+184.0kJ/mol；

(2)設通過時間為1min，則每通入100mL混合氣體中含CO的體積為amL，出口100mL混合氣體中含CO的體積為bmL，故v(CO)==(a-b)mL·min-1；已知2NO+2CO2CO2+N2 △H＜0，則將反應器溫度降低至350℃，平衡將正向移動，CO的轉化率提高，導致出口氣體中CO的含量＜b%；

(3) ①當反應達到平衡時，測得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，則反應Ⅰ的平衡常數K=c(NH3)×c(HNCO)= pq(mol/L)2；

設c(CO2)=cmol/L，由HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g)可知反應中參加反應的c(HNCO)和生成c(NH3)均為cmol/L，再根據CO(NH2)2(s)NH3(g)+HNCO(g)可知反應中生成c(HNCO)=c(NH3)，即qmol/L- cmol/L= pmol/L+ cmol/L，解得：c=，即c(CO2)=_mol/L；

②通過比較溫度、氧氣濃度對尿素水解產物濃度的影響后，發現在有氧氣、1100℃以上時，體系中濃度接近0μLL-1，其可能原因是氨氣有還原性，在高溫下能被氧氣氧化。