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题型:解答题-原理综合题 难度:0.65 引用次数:101 题号:11477660
柴油汽车排放的主要污染物为氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM2.5)。
(1)NOx的处理与监测。
①汽车尾气中的NO、NO2和CO可在催化剂存在下反应并转化为参与大气循环的气体,写出NO与CO反应的化学方程式:__
②根据下列反应,计算①所写反应的反应热H=_kJ/mol。
已知:N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+180.5kJ•mol-1
C(g)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5kJ•mol-1
2C(g)+O2(g)=2CO(g) H=-221kJ•mol-1
③监测空气中的氮氧化物(假设为NO2),采集50.00mL含有NO2的空气,加入适量酸化的H2O2的溶液中,使NO2完全被氧化为NO,则发生反应的化学方程式为__,除去所得溶液中过量的过氧化氢后,将其稀释至100.0mL,取出20.00mL.稀释后的溶液,向其中加入足量的稀硫酸和铜粉,使所有NO还原为NO,消耗的铜粉的质量为1.92mg,则原空气中的NO2含量为__mg/L。
(2)氮氧化物(NOx)主要用SCR技术(选择性催化还原)处理,SCR技术是使用32%尿素[CO(NH2)]2作为NH3的载体,发生的反应如下:
Ⅰ.[CO(NH2)2]+H2O→2NH3+CO2
Ⅱ.4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
Ⅲ.4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O
Ⅳ.8NH3+6NO2→7N2+12H2O
Ⅴ.8NH3+6NO2→7N2+12H2O(过量的氨气可通过反应V转化为氮气)。
①一定温度下NOx转化率随着氨氮比(NH3与NOx体积比)的变化如图1。当氨氮比为1时,不同空速(单位时间里通过催化剂的空气的量)下NOx转化率随催化剂温度的变化规律如图2。由图2可知催化剂最低活性温度为__;图中250℃~300℃时,空速升高,NOx转化率呈下降的趋势,分析其中的原因可能为___(写出一条)。

②理论喷射尿素水溶液的质量流量的计算式为Qurea=×Qmass×CNOx。其中,Qurea为尿素水溶液喷射的质量流量;RAN为NH3与NOx的化学计量数之比;Murea为尿素分子的摩尔质量;ωmass为尿素水溶液的质量分数;Mmass为排气的摩尔质量;Qmass为排气的质量流量;CNOx为排气中NOx的体积分数。已知在空转15000h-1下,排出气体的平均摩尔质量约为32g/mol,其中NO的体积分数约为0.2%,排气的质量流量约为9.2g·s-1,按题意选择优化条件,以反应Ⅳ为例计算理论喷射尿素水溶液的质量流量为__(保留三位有效数字)g·s-1

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(1)___________(用图中字母a、b、c、d表示)。该反应在___________(填“高温”、“低温”或“任意温度”)条件下有利于自发进行。
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已知反应:   。在密闭容器中充入10molCO和8molNO发生反应,平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图所示:

(2)据图分析可知,___________(填“>”、“<”或“=”);反应平衡后,改变以下条件能使速率和两种污染气体转化率都增大的是___________(填标号)。
a.压缩容器体积       b.升高温度       c.恒压充入氦气       d.加入催化剂
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(5)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1:1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应,相同时间内测量逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率),结果如图所示:

①250℃脱氮率较好的催化剂是___________(填“Cat-1”或“Cat-2”)。
②催化剂Cat-2条件下,450℃后,脱氮率随温度升高而下降的原因是___________
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(2)若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气,则合成氨反应的平衡_______移动(填“向左”、“向右”或“不”)。
(3)下列关于工业合成氨的说法正确的是_______。
A.因为,所以该反应一定能自发进行
B.因为,所以该反应一定不能自发进行
C.在高温下进行是为了提高反应物的平衡转化率
D.使用催化剂不仅可以加快反应速率还可以降低反应所需的活化能
(4)氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径。
已知:


写出氨气催化氧化生成和水蒸气的热化学方程式_______
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