Question

SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NO_x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CO₂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 mg·L⁻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（NO_x储存还原）工作原理：

NO_x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NO_x的储存和还原。储存NO_x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

CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑ 8NH3+6NO27N2+12H2O 2SO2+O2+4NH3+2H2O＝2(NH4)2SO4 BaO 8∶1 415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O

【解析】（1）①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2，结合原子守恒，发生反应的化学方程式为CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑。②从图中可以看出NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水，根据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O。③SO2在O2作用下与NH3、H2O反应形成(NH4)2SO4，此反应中SO2是还原剂，氧气是氧化剂，结合电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O==2(NH4)2SO4。④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×10-3L×c1 mol·L−1 -v2 ×10-3L×c2 mol·L−1×1/2=（v1c1-v2c2）×10-3mol，尿素的物质的量为（v1c1-v2c2）×10-3mol，则尿素溶液中溶质的质量分数是[（v1c1-v2c2）×10-3mol×60g/mol]÷a g×100%＝ 。（2）①由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2，Ba(NO3)2再还原为N2，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，15NO与O2是氧化剂，因产物均为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415NO+4NH3+3O2415NNO+6H2O。