Question

【題目】NOx會(huì)引起光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題，在催化劑存在條件下，以NH3或尿素將尾氣中NOx

還原為N2的技術(shù)，即NH3或尿素-SCR技術(shù)，是去除NOx最為有效且應(yīng)用最廣的技術(shù)之一，其中最重要的催化劑體系是釩基催化劑。

（1）NH3去除尾氣中的NOx，當(dāng)v(NO)：v(NO2)=l:1時(shí)稱為“快速SCR 反應(yīng)”，該反應(yīng)化學(xué)方程式為_(kāi)__________。

（2）不同釩含量的催化劑（V2O5/TiO2）添加WO3對(duì)NO去除率的影響如下圖，從圖中可以得出其它條件相同時(shí)添加WO3，對(duì)NO去除率的影響是_____（填“增大”、“減小”或“無(wú)影響”）。根據(jù)圖中所示，隨著溫度升高NO去除率的變化趨勢(shì)為_(kāi)____，該變化趨勢(shì)的一種可能原因是___________。

（3）在制備釩基催化劑時(shí)，添加的各種成型助劑中堿金屬或堿土金屬（如Na、K、Ca）能夠使催化劑中毒（催化性能下降）, K、Ca的毒化作用與Na相似。下列適合做成型助劑有_____。

A.Li B.Mg C．酸性鋁溶膠 D．酸性硅溶膠

請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究添加金屬K對(duì)催化劑活性的影響（只需寫出實(shí)驗(yàn)思路，不需要具體實(shí)驗(yàn)

操作）_____________。

（4）在NOx催化去除過(guò)程中，NH3儲(chǔ)罐存在危險(xiǎn)性，更多應(yīng)用為尿素-SCR技術(shù)。在該技術(shù)過(guò)程中，發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)：

① CO(NH2)2=NH3+HNCO

② HNCO(g)+H20(g)====NH3(g)+CO2(g)

在此過(guò)程中一分子尿素可以生成兩分子NH3，因此尿素被視為是NH3的有效儲(chǔ)存源。反應(yīng)②的平衡常數(shù)表達(dá)式為_(kāi)______。目前商用的尿素溶液濃度為32.5%（密度為1.05g/mL），常稱為“Ad Blue ”。1L該商用尿素溶液發(fā)生“快速SCR反應(yīng)”， 理論上最多可消除NO和NO2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_____L。

Answer 1

【答案】（1） 2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O （2） 增大 減小 低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，溫度升高平衡逆向移動(dòng)導(dǎo)致NO去除率下降；②低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，發(fā)生NH3的非選擇性氧化NOx反應(yīng)。③低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，催化劑活性下降。（其它合理答案均可） （3） C、D 分別向催化劑中添加1%K、2%K，并控制與（3）題中相同實(shí)驗(yàn)條件下，然后測(cè)定不同溫度下的NO去除率，繪制成圖表。 （4） [c(NH3)c(CO2)]/[c(HNCO)c(H2O)] 254.8

【解析】（1）當(dāng)V(NO):V(NO2)=1:1時(shí)稱為“快速SCR反應(yīng)”，根據(jù)氧化還原方程式的原理可以書寫配平得出：2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O；

（2）本小題要特別注意對(duì)圖像的分析，根據(jù)控制變量的思想，當(dāng)釩含量相同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，添加了WO3后，催化劑在各溫度下對(duì)NO的去除率影響均為增大； 根據(jù)圖像，其他因素相同時(shí)，低溫階段（350℃以下）溫度升高NO去除率增大，高溫階段（350℃以上）隨著溫度升高NO去除率減��；可能的原因有：①低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，溫度升高平衡逆向移動(dòng)導(dǎo)致NO去除率下降；②低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，發(fā)生NH3的非選擇性氧化NOx反應(yīng)。③低溫階段，溫度升高反應(yīng)速率加快導(dǎo)致NO去除率增大；高溫階段，催化劑活性下降；

（3）在制備釩基催化劑時(shí)，添加的各種成型助劑中的堿金屬或堿土金屬（如Na、K、Ca）能夠使催化劑中毒（催化性能下降），K、Ca的毒化作用與Na相似。A選項(xiàng)Li為堿金屬，B選項(xiàng)Mg為堿土金屬，故C、D中酸性鋁溶膠和酸性硅溶膠更適合作為成型助劑； 根據(jù)表格中的實(shí)驗(yàn)情況，可以類似延伸，把握住控制變量的思想便可以設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)思路，另外要求繪制成圖表，更加直觀形象的展示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：分別向催化劑中添加1%K、2%K，并控制與（3）題中相同實(shí)驗(yàn)條件下，然后測(cè)定不同溫度下的NO去除率，繪制成圖表；

（4）根據(jù)平衡常數(shù)的定義可知：K=[c(NH3)c(CO2)]/[c(HNCO)c(H2O)]

理論上一分子尿素可以生成兩分子NH3，所以此處不考慮反應(yīng)②的可逆性，按照完全反應(yīng)來(lái)進(jìn)行理論計(jì)算，同時(shí)發(fā)生的是“快速SCR反應(yīng)”，2NH3+NO+NO2= 2N2+3H2O，1mol CO(NH2)2~2mol NH3~1molNO+1mol NO2，V(NO+NO2)=×22.4L=254.8L。