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1.【2017北京卷】(12分)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[CO(NH2)2]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=60 g·mol ?1)含量的方法如下:取a g尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·L?1 H2SO4溶液吸收完全,剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L?1 NaOH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__________。
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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:_______【答案】(1)①CO(NH2)2+H2O
□15NNO+□H2O
7N2+12H2O
CO2+2NH3 ②8NH3+6NO2
③2SO2+O2+4NH3+2H2O=2(NH4)2SO4
④
(2)①BaO ②8∶1
③415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O
则储存NOx的物质是BaO。②由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2作用生成NH3,每摩Ba(NO3)2作用生成NH3共转移16mol电子,根据电子守恒,参加反应的氢气的物质的量为16mol÷2=8mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8:1。③反应物
15有15NO与NH3,结合产物中有水,可知还有另一反应物O2,反应中NH3是还原剂,NO
与O2是氧化剂,因含氮产物均为15NNO,则15NO与NH3以1:1参加反应,结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为 415NO+4NH3+3O2
415NNO+6H2O。
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【名师点睛】试题以SCR和NSR技术控制发动机的NOx排放为载体,重点考查化学方程式
书写、化学计算、氧化还原反应电子转移的应用等知识,考查考生的读图能力、计算能力和对试题的综合分析能力。注意读图时要结合题目要求展开,如图a,问题中“NOx的储存和还原。储存…..”,因此主要就是从图左到图右,BaO转变成Ba(NO3)2,Pt没有发生变化,所以BaO是储存NOx的试剂,而Pt没有变化则可能是该储存过程中的催化剂。该题涉及到方程式的书写较多,尤其是氧化还原反应方程式的配平是解答的难点。注意利用好“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒),注意电子得失守恒的计算关系式,即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
2.【2017天津卷】(14分)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取
多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列方法中的问题。 Ⅰ.H2S的除去
方法1:生物脱H2S的原理为:H2S+Fe2(SO4)3 4FeSO4+ O2+2H2SO4
2Fe2(SO4)3 +2H2O
S↓+2FeSO4+H2SO4
(1)硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,该菌的作用是______________。
(2)由图3和图4判断使用硫杆菌的最佳条件为______________。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是______________。
方法2:在一定条件下,用H2O2氧化H2S
(3)随着参加反应的n(H2O2)/n(H2S)变化,氧化产物不同。当n(H2O2)/n(H2S)=4时,氧化产物的分子式为__________。 Ⅱ.SO2的除去
方法1(双减法):用NaOH吸收SO2,并用CaO使NaOH再生
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