Question

【題目】SO2 和 NOx 都是大氣污染物。

(1)利用氨水可以將 SO2 和 NO2 吸收，原理如下圖所示：

NO2 被吸收的離子方程式是__________________。

(2)濕法吸收工業(yè)尾氣中的NO2，常選用純堿溶液，將NO2轉(zhuǎn)化為兩種氮元素的常見(jiàn)含氧酸鹽，其反應(yīng)的離子方程式是(已知酸性HNO2＞H2CO3)______________。

(3)用高能電子束激活煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等)，會(huì)產(chǎn)生O3等強(qiáng)氧化性微粒。煙氣經(jīng)下列過(guò)程可獲得化肥。

該化肥中含有的離子是、___________(填離子符號(hào))。

(4)SCR 和 NSR 技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣過(guò)量條件下的 NOx 排放。

I．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(yīng)的化學(xué)方程式是________________。

②反應(yīng)器中 NH3 還原 NO2 的化學(xué)方程式是_________________。

③當(dāng)燃油中含硫量較高時(shí)，尾氣中 SO2 在 O2 作用下會(huì)形成(NH4)2SO4，使催化劑中毒。用化學(xué)方程式表示(NH4)2SO4 的形成_____________________。

II．NSR(NOx 儲(chǔ)存還原)工作原理：NOx 的儲(chǔ)存和還原在不同時(shí)段交替進(jìn)行，如下圖所示。

①通過(guò) BaO 和 Ba(NO3)2 的相互轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn) NOx 的儲(chǔ)存和還原。儲(chǔ)存 NOx 的物質(zhì)是___________________，生成 Ba(NO3)2 的化學(xué)方程式是 _______________。

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(guò)程，該過(guò)程分兩步進(jìn)行，下圖表示該過(guò)程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系。第一步反應(yīng)消耗的H2 與 Ba(NO3)2 的物質(zhì)的量之比是___________。

③還原過(guò)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)。在有氧氣條件下 15NO 與 NH3 以一定比例反應(yīng)時(shí)，得到的笑氣幾乎都是 15N1.5N0.5O。將該反應(yīng)的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：_____________ _________15N1.5N0.5O+________H2O

Answer 1

【答案】2NO2+4=N2+4+4H+ +2NO2=++CO2 、 CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑ 8NH3+6NO27N2+12H2O 2SO2+O2+4NH3+2H2O═2(NH4)2SO4 BaO 2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2 8:1 1215NO+4NH3+O2 8 6

【解析】

(1) 根據(jù)流程圖信息NO2被吸收時(shí)反應(yīng)物為NO2、NH4HSO3，生成物有氮?dú)�，�?jù)此依據(jù)氧化還原反應(yīng)的得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)方程式；

(2) 純堿溶液，將NO2轉(zhuǎn)化為兩種氮元素的常見(jiàn)含氧酸鹽，結(jié)合原子守恒和氧化還原反應(yīng)電子守恒分析反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽；

(3) 用高能電子束激活煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等)，會(huì)產(chǎn)生O3等強(qiáng)氧化性微粒，O3與煙氣中的SO2、NO2、H2O反應(yīng)生成的H2SO4和HNO3與注入的NH3反應(yīng)，生成化肥硫銨和硝銨；

(4) I．先判斷反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合電子守恒和原子守恒書(shū)寫(xiě)有關(guān)反應(yīng)方程式；

II．①由圖可知儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)是BaO；

②第一步反應(yīng)中H2被氧化生成水，氫元素化合價(jià)由0價(jià)升高到+1價(jià)，Ba(NO3)2的N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到-3價(jià)，生成氨氣，結(jié)合得失電子數(shù)目相等計(jì)算；

③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15N1.5N0.5O，由N元素守恒可知15NO與NH3應(yīng)為3：1，結(jié)合電子得失相等配平。

(1) NO2被吸收時(shí)，反應(yīng)物為NO2、NH4HSO3，二氧化氮中氮元素為+4價(jià)，生成物有氮?dú)猓�所以亞硫酸氫根離子中硫被氧化成硫酸根離子，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒，反應(yīng)的離子方程式為2NO2+4=N2+4+4H+；

(2) 純堿溶液，將NO2轉(zhuǎn)化為兩種氮元素的常見(jiàn)含氧酸鹽，結(jié)合原子守恒和氧化還原反應(yīng)電子守恒分析反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽，反應(yīng)的離子方程式為：+2NO2=++CO2；

(3) 用高能電子束激活煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等)，會(huì)產(chǎn)生O3/span>等強(qiáng)氧化性微粒，O3與煙氣中的SO2、NO2、H2O反應(yīng)生成的H2SO4和HNO3與加入的NH3發(fā)生如下反應(yīng)：H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4、HNO3+NH3 =NH4NO3，該化肥中含有的離子是、、；

(4) I．①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2，反應(yīng)物為尿素和水，生成物為氨氣和二氧化碳，根據(jù)原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑；

②NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮?dú)夂退�，根�?jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O；

③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應(yīng)形成(NH4)2SO4，此反應(yīng)中SO2是還原劑，氧氣是氧化劑，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O═2(NH4)2SO4；

II．①由圖示可知BaO和NOx反應(yīng)生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再還原為N2，則儲(chǔ)存NOx的物質(zhì)為BaO；儲(chǔ)存時(shí)，氧化鋇、一氧化氮和氧氣反應(yīng)生成Ba(NO3)2的化學(xué)方程式是2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2；

②第一步反應(yīng)中H2被氧化生成水，H元素的化合價(jià)由0價(jià)升高到+1價(jià)，Ba(NO3)2的N元素化合價(jià)由+5價(jià)降低到-3價(jià)，生成氨氣，則1molBa(NO3)2生成氨氣得到16mol電子，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為mol=8mol，則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質(zhì)的量之比是8:1；

③在有氧氣條件下15NO與NH3以一定比例反應(yīng)時(shí)，得到的笑氣幾乎都是15N1.5N0.5O，由N元素守恒可知15NO與NH3應(yīng)為3：1，1mol15NO被還原得到1mol電子，若有3mol15NO參與反應(yīng)，則3mol15NO被還原得到3mol電子，1molNH3被氧化失去4mol電子，根據(jù)電子守恒，參與反應(yīng)的O2為0.25mol，即15NO、NH3、O2物質(zhì)的量之比為3mol：1mol：0.25mol=12:4:1，可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為1215NO+4NH3+O2815N1.5N0.5O +6H2O。