Question

【題目】Ⅰ.汽車尾氣中含有NO、CO等有害物質(zhì)，其中NOx會引起光化學煙霧等環(huán)境問題。

NH3-SCR技術(shù)是去除NOx最為有效的技術(shù)之一：在催化劑條件下，以NH3或尿素將尾氣中NOx還原為N2從而降低污染。

（1）汽車燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因 _________________（用化學方程式表示，該反應(yīng)為為可逆反應(yīng)）；汽車啟動后，汽缸內(nèi)溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，試分析其原因 _____________________________。

（2）①NH3去除尾氣中的NOx，當v(NO)：v(NO2)=1:1時稱為“快速SCR 反應(yīng)”，該反應(yīng)化學方程式為______________________________________ ；

②合成NH3所用原料氣H2，可用天然氣為原料制得，有關(guān)反應(yīng)能量變化如下所示。

CO(g)+O2 (g)== CO2 (g) △H1=－282.0 KJ/mol

H2(g)+O2 (g)=== H2O (g) △H2=－241.8 KJ/mol

CH4(g)+ 2O2 (g)== CO2 (g)+ 2H2O (g) △H3=－836.3 KJ/mol

則用CH4(g)和H2O(g)反應(yīng)制得H2(g)和CO(g)的熱化學方程式為___________。

（3）通過NOx傳感器可監(jiān)測NOx的含量，其工作原理如圖所示，則：

①Pt電極上發(fā)生的是 ______________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)；

②NiO電極上的電極反應(yīng)式為______________________________________；

（4）研究發(fā)現(xiàn)，將煤炭在O2/CO2的氣氛下燃燒，能夠降低燃煤時NO的排放，主要反應(yīng)為:2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)。在一定溫度下，于2L的恒容密閉容器中充入0.1molNO和0.3molCO發(fā)生該反應(yīng)，測得不同時間容器內(nèi)的壓強(p)與起始壓強(p0)的比值(p/p0)如下表。

時間/t	0min	2min	5min	10min	13min	15min
比值(p/p0)	1	0.97	0.925	0.90	0.90	0.90

0～5min內(nèi)，該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率V(NO)=___________________；

（5）將上述反應(yīng)的CO2與NH3為原料合成尿素，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排：①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2NH4span>(s)；②NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)+H2O(g)

對于上述反應(yīng)②在密閉容器中將過量NH2CO2NH4固體于300K下分解，平衡時P[H2O(g)]為aPa，若反應(yīng)溫度不變，將體系的體積增加50%，至達新平衡的過程中P[H2O(g)]的取值范圍是__________________ (用含a的式子表示)。

Answer 1

【答案】N2+O22NO溫度升高，反應(yīng)速率加快2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2OCH4(g)+H2O(g)== CO(g)+3H2(g) △H=+171.1KJ/mol還原NO-2e-+O2-=NO20.006mol/(L·min)a≤P[H2O]<a

【解析】

（1）氮與氧氣在高溫下反應(yīng)生成NO，反應(yīng)方程式為：N2+O22NO；溫度升高，反應(yīng)速率加快，單位時間內(nèi)NO排放量越大，故答案為：N2+O22NO；溫度升高，反應(yīng)速率加快；

（2）①由氧化還原反應(yīng)的規(guī)律可知反應(yīng)的方程式為：2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O，故答案為：2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O；②CH4(g)和H2O(g)反應(yīng)制得H2(g)和CO(g)的方程式為CH4(g)+H2O(g)== CO(g)+3H2(g)，由蓋斯定律可得其反應(yīng)的焓變△H=△H3-3△H2-△H1=+171.1KJ/mol，故答案為：CH4(g)+H2O(g)== CO(g)+3H2(g) △H=+171.1KJ/mol；

（3）由題發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+ 4e-=2O2—，NiO電極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為NO+2e-+O2-= NO2。故答案為：還原、NO-2e-+O2-=NO2；

（4）由表格數(shù)據(jù)可知，5min時，p/p0=0.925，根據(jù)阿伏伽德羅定律推論，同溫和同體積時p/p0=n/n0=0.925，

(0.4x)÷0.40=0.925，x=0.03molv（NO）== 0.006mol/（Lmin）；故答案為：0.006mol/（Lmin）；

（5）將體系的體積增加50%，則P[H2O(g)]變?yōu)?/span>Pa，且平衡向正向移動，最終H2O的平衡濃度與原平衡相同，在新平衡條件下P[H2O(g)]又等于aPa，故Pa＜P[H2O(g)]≤aPa，故答案為：aPa≤P[H2O]<aPa