Question

【題目】柴油機車尾氣脫是在全球范圍內(nèi)受關(guān)注的熱點問題。

(1)柴油機車尾氣中的是空氣中的在高溫中燃燒生成的，其生成的反應(yīng)機理如下：

A22A·

A+B2NO+B·

B·+A2NO+A·

已知時的鍵能數(shù)據(jù)：

化學鍵	O=O	N≡N	N=O
鍵能/kJ·mol-1	498.0	946.0	630.0

①上述機理中代表的是________(填“”或“”)，作出該判斷的原因是________。

②根據(jù)上述的生成機理，試寫出通常狀況下燃燒生成的熱化學方程式：________。

(2)TWC技術(shù)是利用燃料不完全燃燒生成的將尾氣中的還原為無害氣體的技術(shù)，且 2NO+2CO 2CO2+N2 △H＜0。現(xiàn)將含COa%(體積分數(shù)，下同)、NO0.30%的模擬汽車尾氣以100mL·min-1的流速通過450℃的反應(yīng)器，出口氣體中CO的含量變?yōu)?/span>b%(氣體體積變化忽略不計)，則v(CO)=________mL·min-1。若將反應(yīng)器溫度降低至350℃，出口氣體中CO的含量________b%(填“＞”“＜”或“=”)

(3)SCR技術(shù)是利用將尾氣中的選擇性還原為無害氣體的技術(shù)。其中是通過尿素[CO(NH2)2]分解生成的：

Ⅰ.CO(NH2)2(s)NH3(g)+HNCO(g) H1

Ⅱ.HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g) H2

①一定溫度下，往一恒容密閉容器中投入足量的CO(NH2)2固體和一定量的水蒸氣，發(fā)生上述反應(yīng)。當反應(yīng)達到平衡時，測得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為________(用含p、q的表達式表示，下同)，c(CO2)=________mol/L。

②我國科學家在研究溫度、氧氣濃度對尿素水解產(chǎn)物濃度的影響后，得到如下數(shù)據(jù)：

通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)在有氧氣、1100℃以上時，體系中濃度接近0μLL-1，其可能原因：__

Answer 1

【答案】O2 O2中O=O鍵能比N2中N≡N鍵能小，更易解離為原子 N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+184.0kJ/mol (a-b) ＜ qp 氧氣在高溫時將NH3氧化

【解析】

(1)△H=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和；

(2) 結(jié)合v(CO)的單位mL·min-1和溫度對平衡的移動分析即可；

(3)根據(jù)反應(yīng)原理，結(jié)合平衡常數(shù)的計算公式和氨氣的還原性分析。

(1) ①已知O=O的鍵能為498.0 kJ·mol-1，N≡N的鍵能為946.0 kJ·mol-1，則O2中O=O鍵能比N2中N≡N鍵能小，更易解離為原子，故上述機理中A2代表的是O2；

②已知N2(g)+O2(g)=2NO(g)，則△H=反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=(946.0 kJ·mol-1)+(498.0 kJ·mol-1)-2(630.0 kJ·mol-1)=+184.0kJ/mol，故通常狀況下燃燒生成的熱化學方程式為N2(g)+O2(g)=2NO(g) H=+184.0kJ/mol；

(2)設(shè)通過時間為1min，則每通入100mL混合氣體中含CO的體積為amL，出口100mL混合氣體中含CO的體積為bmL，故v(CO)==(a-b)mL·min-1；已知2NO+2CO2CO2+N2 △H＜0，則將反應(yīng)器溫度降低至350℃，平衡將正向移動，CO的轉(zhuǎn)化率提高，導致出口氣體中CO的含量＜b%；

(3) ①當反應(yīng)達到平衡時，測得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K=c(NH3)×c(HNCO)= pq(mol/L)2；

設(shè)c(CO2)=cmol/L，由HNCO(g)+H2O(g)NH3(g)+CO2(g)可知反應(yīng)中參加反應(yīng)的c(HNCO)和生成c(NH3)均為cmol/L，再根據(jù)CO(NH2)2(s)NH3(g)+HNCO(g)可知反應(yīng)中生成c(HNCO)=c(NH3)，即qmol/L- cmol/L= pmol/L+ cmol/L，解得：c=，即c(CO2)=_mol/L；

②通過比較溫度、氧氣濃度對尿素水解產(chǎn)物濃度的影響后，發(fā)現(xiàn)在有氧氣、1100℃以上時，體系中濃度接近0μLL-1，其可能原因是氨氣有還原性，在高溫下能被氧氣氧化。