Question

【題目】降低發(fā)動(dòng)機(jī)中柴油燃燒產(chǎn)生NOx的排放，可利用尿素分解產(chǎn)生的氣體采用選擇性催化還原技術(shù)或儲(chǔ)存還原技術(shù)來消除污染。

（1）選擇性催化還原技術(shù)工作原理為：

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用2Kg尿素能處理標(biāo)準(zhǔn)狀況下含NOx(以NO2計(jì))體積分?jǐn)?shù)為7％的尾氣10m3，則該尿素的利用率為_____________。

③將上述尾氣處理原理設(shè)計(jì)成原電池，在處理了廢氣的同時(shí)產(chǎn)生電能，其工作原理如圖所示。則通入NH3的一極為_______________極，通入NOx時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為___________。

（2）儲(chǔ)存還原技術(shù)工作原理為：NOx的儲(chǔ)存和還原在不同時(shí)段交替進(jìn)行，如圖所示。

①寫出上圖中儲(chǔ)存NO時(shí)發(fā)生的反應(yīng)總方程式________________________。

②還原過程中，有時(shí)會(huì)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(shí)，得到的笑氣幾乎都是(15N2N)2O3。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：________口(15N2N)2O3+口H2O

Answer 1

【答案】 H2O＋CO(NH2)22NH3↑＋CO2↑ 0.625 負(fù) 2NOx ＋4xe－= N2 ＋2xO2－ 4NO＋3O2＋2BaO=2Ba(NO3)2 415NO＋2NH3＋O2 (15N2N)2O3＋3H2O

【解析】試題分析：本題以消除NOx的污染為載體，考查化學(xué)方程式的書寫，化學(xué)計(jì)算，原電池的工作原理和電極反應(yīng)式的書寫。

（1）①尿素水溶液受熱分解生成NH3和CO2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2O＋CO(NH2)22NH3↑＋CO2↑。

②依據(jù)題意，尿素?zé)岱纸猱a(chǎn)生的NH3將NO2還原為N2消除污染，NH3被氧化成N2，根據(jù)得失電子守恒，3n（NH3）=4n（NO2），n（NH3）=n（NO2）==mol，則消耗的CO（NH2）2物質(zhì)的量為mol，尿素的利用率為mol=0.625。

③該處理過程中NH3發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2，通入NH3的一極為原電池的負(fù)極。通入NOx的一極為正極，NOx發(fā)生還原反應(yīng)生成N2，N元素的化合價(jià)由+2x價(jià)降至0價(jià)，結(jié)合電解質(zhì)為熔融Li2O，通入NOx的電極的電極反應(yīng)式為2NOx+4xe-=N2+2xO2-。

（2）①由圖可見儲(chǔ)存時(shí)的反應(yīng)為：2NO+O2=2NO2、4NO2+O2+2BaO=2Ba（NO3）2，將兩式相加消去NO2，得反應(yīng)的總方程式為4NO+3O2+2BaO=2Ba（NO3）2。

②根據(jù)（15N2N）2O3中15N與N物質(zhì)的量之比為2:1，則15NO與NH3物質(zhì)的量之比為2:1，15NO得到電子物質(zhì)的量與NH3失去電子物質(zhì)的量之比為（21）：（14）=1:2，根據(jù)得失電子守恒，參與反應(yīng)的15NO、NH3、O2物質(zhì)的量之比為4:2:1，結(jié)合原子守恒，寫出方程式為415NO+2NH3+O2（15N2N）2O3+3H2O。