mol ?1)含量的方法如下:取a g尿素④ 尿素溶液浓度影响NO2的转化,测定溶液中尿素(M=60 g·
L?1 H2SO4溶液吸收完全,剩余溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量的v1 mL c1 mol·
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(NOx储存还原)工作原理:
NOx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NOx的储存和还原。储存NOx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:_______
催化剂 □15NNO+□H2O
CO2+2NH3
【答案】(1)①CO(NH2)2+H2O②8NH3+6NO2
7N2+12H2O
③2SO2+O2+4NH3+2H2O2(NH4)2SO4 ④
3(2c1v1?c2v2)
100a415NNO+6H2O
(2)①BaO ②8∶1 ③415NO+4NH3+3O2
【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
△ 2NH3↑+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CO(NH2)2+H2O=====据电子守恒和原子守恒可得此反应的化学方程式为8NH3+6NO2
7N2+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。10?3L× c1 ④吸收NH3的硫酸的物质的量为v1×
111mol·L?1 ?v2 ×10?3 L×c2 mol·L?1 ×=(v1c1?v2c2)×10?3mol,则尿素的物质的量为(v1c1?v2c2)×10?3mol,
222
尿素溶液中溶质的质量分数是[(v1c1?
3(2c1v1?c2v2)1v2c2)×10?3mol×60g/mol]÷a g×100%=。(2)①由图2100a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16 mol电子,根据电子守2=8 mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8∶1。③恒,参加反应的氢气的物质的量为16 mol÷
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,因含氮产物均为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为415NO+4NH3+3O2
415NNO+6H2O。
【名师点睛】试题以SCR和NSR技术控制发动机的NOx排放为载体,重点考查化学方程式书写、化学计算、氧化还原反应电子转移的应用等知识,考查考生的读图能力、计算能力和对试题的综合分析能力。注意读图时要结合题目要求展开,如图a,问题中“NOx的储存和还原。储存…”,因此主要就是从图左到图右,BaO转变成Ba(NO3)2,Pt没有发生变化,所以BaO是储存NOx的试剂,而Pt没有变化则可能是该储存过程中的催化剂。该题涉及到方程式的书写较多,尤其是氧化还原反应方程式的配平是解答的难点。注意利用好“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒),注意电子得失守恒的计算关系式,即n(氧化剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)=n(还原剂)×变价原子个数×化合价变化值(高价-低价)。
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