Question

【题目】SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放。

（1）SCR（选择性催化还原）工作原理：

①尿素水溶液热分解为NH3和CO2，该反应的化学方程式：___。

②反应器中NH3还原NO2的化学方程式：___。

③当燃油中含硫量较高时，尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4，使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4的形成：__。

④尿素溶液浓度影响NO2的转化，测定溶液中尿素（M=60g·mol-1）含量的方法如下：取ag尿素溶液，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和，则尿素溶液中溶质的质量分数是__。

（2）NSR（NOx储存还原）工作原理：

NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。

①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是__。

②用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是__。

③还原过程中，有时会产生笑气（N2O）。用同位素示踪法研究发现笑气的产生与NO有关。在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO。将该反应的化学方程式补充完整：___□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】

结合反应物、生成物，根据原子守恒，若是氧化还原反应的方程式，再结合得失电子守恒配平化学反应方程式；测定溶液中尿素含量时，将所含氮完全转化为NH3，用过量的稀硫酸吸收氨气，反应后剩余的硫酸，用氢氧化钠溶液中和，整个过程中的，硫酸与氨气、氢氧化钠反应的化学方程式为2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4，2NaOH+H2SO4=2Na2SO4+2H2O。

（1）①尿素水溶液热分解为氨气和二氧化碳，反应方程式为CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3 ；

②NH3在催化剂作用下还原NO2生成N2和H2O，反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O；

③二氧化硫在氧气作用下与氨气和水反应生成硫酸铵，此反应中二氧化硫是还原剂，氧气是氧化剂；反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4；

④NH3用过量的v1mLc1mol·L-1H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2mLc2mol·L-1NaOH溶液恰好中和，过程中所涉及的化学方程式为：2NH3+H2SO4=2(NH4)2SO4，2NaOH+H2SO4=2Na2SO4+2H2O，反应中n(H2SO4)=c1×v1×10-3mol，n(NaOH)=c2×v2×10-3mol，由方程式可知：n(NaOH)+n(NH3)=2n(H2SO4)，则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，所以尿素的质量分数是： =；

（2）①由图可知BaO和NOx反应生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再被还原为N2，则存储NOx的物质是BaO；

②第一步反应中H2被氧化生成水，氢元素合价由0价升高到+1价，Ba(NO3)2中的N元素的化合价由+5价降到-3价，生成氨气，则1molBa(NO3)2生成氨气得到16mol电子，根据氧化还原反应中得失电子守恒，则参加反应的氢气的物质的量为mol=8mol，故第一步反应消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8：1；

③在有氧条件下15NO与NH3以一定比例反应时，得到的笑气几乎都是15NNO，由N元素守恒可知，15NO与NH3的物质的量之比应为1：1，结合氧化还原反应中得失电子守恒、原子守恒，可知该反应的化学方程式为：415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。