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=60g·mol-1）含量的方法如下：取ag尿素溶液，將所含氮完全轉化為NH3，所得NH3用過量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH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+2NH3 8NH3+6NO27N2+12H2O 2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4 BaO 8∶1 415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O

【解析】

結合反應物、生成物，根據原子守恒，若是氧化還原反應的方程式，再結合得失電子守恒配平化學反應方程式；測定溶液中尿素含量時，將所含氮完全轉化為NH3，用過量的稀硫酸吸收氨氣，反應后剩余的硫酸，用氫氧化鈉溶液中和，整個過程中的，硫酸與氨氣、氫氧化鈉反應的化學方程式為2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4，2NaOH+H2SO4=2Na2SO4+2H2O。

（1）①尿素水溶液熱分解為氨氣和二氧化碳，反應方程式為CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3 ；

②NH3在催化劑作用下還原NO2生成N2和H2O，反應的化學方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O；

③二氧化硫在氧氣作用下與氨氣和水反應生成硫酸銨，此反應中二氧化硫是還原劑，氧氣是氧化劑；反應的化學方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4；

④NH3用過量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和，過程中所涉及的化學方程式為：2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4，2NaOH+H2SO4=2Na2SO4+2H2O，反應中n(H2SO4)=c1×v1×10-3mol，n(NaOH)=c2×v2×10-3mol，由方程式可知：n(NaOH)+n(NH3)=2n(H2SO4)，則n(NH3)=(2c1×v1×10-3-c2×v2×10-3)mol，n[CO(NH2)2]=n(NH3)=×(2c1×v1×10-3-c2×v2×10-3)mol，m[CO(NH2)2]=60g·mol-1××(2c1×v1×10-3-c2×v2×10-3)mol=(0.06c1×v1-0.03c2×v2)g，所以尿素的質量分數是： =；

（2）①由圖可知BaO和NOx反應生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再被還原為N2，則存儲NOx的物質是BaO；

②第一步反應中H2被氧化生成水，氫元素合價由0價升高到+1價，Ba(NO3)2中的N元素的化合價由+5價降到-3價，生成氨氣，則1molBa(NO3)2生成氨氣得到16mol電子，根據氧化還原反應中得失電子守恒，則參加反應的氫氣的物質的量為mol=8mol，故第一步反應消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是8：1；

③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，由N元素守恒可知，15NO與NH3的物質的量之比應為1：1，結合氧化還原反應中得失電子守恒、原子守恒，可知該反應的化學方程式為：415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。