SO2和NOx都是大氣汙染物。(1)利用氨水可以將SO2和NO2吸收,原理如下圖所示:NO2被吸收的離子方程式...
問題詳情:
SO2 和 NOx 都是大氣汙染物。
(1)利用氨水可以將 SO2 和 NO2 吸收,原理如下圖所示:
NO2 被吸收的離子方程式是__________________。
(2)溼法吸收工業尾氣中的NO2,常選用純鹼溶液,將NO2轉化為兩種氮元素的常見含氧*鹽,其反應的離子方程式是(已知**HNO2>H2CO3)______________。
(3)用高能電子束啟用煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等),會產生O3等強氧化*微粒。煙氣經下列過程可獲得化肥。
該化肥中含有的離子是、___________(填離子符號)。
(4)SCR 和 NSR 技術可有效降低柴油發動機在空氣過量條件下的 NOx 排放。
I.SCR(選擇*催化還原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為 NH3 和 CO2,該反應的化學方程式是________________。
②反應器中 NH3 還原 NO2 的化學方程式是_________________。
③當燃油中含硫量較高時,尾氣中 SO2 在 O2 作用下會形成(NH4)2SO4,使催化劑中毒。用化學方程式表示(NH4)2SO4 的形成_____________________。
II.NSR(NOx 儲存還原)工作原理:NOx 的儲存和還原在不同時段交替進行,如下圖所示。
①通過 BaO 和 Ba(NO3)2 的相互轉化實現 NOx 的儲存和還原。儲存 NOx 的物質是___________________,生成 Ba(NO3)2 的化學方程式是 _______________。
②用 H2 模擬尾氣中還原*氣體研究了 Ba(NO3)2 的催化還原過程,該過程分兩步進行,下圖表示該過程相關物質濃度隨時間的變化關係。第一步反應消耗的H2 與 Ba(NO3)2 的物質的量之比是___________。
③還原過程中,有時會產生笑氣(N2O)。用同位素示蹤法研究發現笑氣的產生與 NO 有關。在有氧氣條件下 15NO 與 NH3 以一定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是 15N1.5N0.5O。將該反應的化學方程式補充完整:_____________ _________15N1.5N0.5O+________H2O
【回答】
2NO2+4=N2+4+4H+ +2NO2=++CO2 、 CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑ 8NH3+6NO27N2+12H2O 2SO2+O2+4NH3+2H2O═2(NH4)2SO4 BaO 2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2 8:1 1215NO+4NH3+O2 8 6
【解析】
(1) 根據流程圖資訊NO2被吸收時反應物為NO2、NH4HSO3,生成物有氮氣,據此依據氧化還原反應的得失電子守恆、原子守恆和電荷守恆書寫離子反應方程式;
(2) 純鹼溶液,將NO2轉化為兩種氮元素的常見含氧*鹽,結合原子守恆和氧化還原反應電子守恆分析反應生成**鹽和亞**鹽;
(3) 用高能電子束啟用煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等),會產生O3等強氧化*微粒,O3與煙氣中的SO2、NO2、H2O反應生成的H2SO4和HNO3與注入的NH3反應,生成化肥硫銨和*銨;
(4) I.先判斷反應物和生成物,再結合電子守恆和原子守恆書寫有關反應方程式;
II.①由圖可知儲存NOx的物質是BaO;
②第一步反應中H2被氧化生成水,*元素化合價由0價升高到+1價,Ba(NO3)2的N元素化合價由+5價降低到-3價,生成氨氣,結合得失電子數目相等計算;
③在有氧條件下15NO與NH3以一定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是15N1.5N0.5O,由N元素守恆可知15NO與NH3應為3:1,結合電子得失相等配平。
【詳解】
(1) NO2被吸收時,反應物為NO2、NH4HSO3,二氧化氮中氮元素為+4價,生成物有氮氣,所以亞硫**根離子中硫被氧化成硫*根離子,根據得失電子守恆、原子守恆和電荷守恆,反應的離子方程式為2NO2+4=N2+4+4H+;
(2) 純鹼溶液,將NO2轉化為兩種氮元素的常見含氧*鹽,結合原子守恆和氧化還原反應電子守恆分析反應生成**鹽和亞**鹽,反應的離子方程式為:+2NO2=++CO2;
(3) 用高能電子束啟用煙氣(主要成分是SO2、NO2、H2O等),會產生O3等強氧化*微粒,O3與煙氣中的SO2、NO2、H2O反應生成的H2SO4和HNO3與加入的NH3發生如下反應:H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4、HNO3+NH3 =NH4NO3,該化肥中含有的離子是、、;
(4) I.①尿素[CO(NH2)2]水溶液熱分解為NH3和CO2,反應物為尿素和水,生成物為氨氣和二氧化碳,根據原子守恆,反應的化學方程式為:CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑;
②NH3在催化劑作用下還原NO2生成氮氣和水,根據得失電子守恆和原子守恆,反應的化學方程式為8NH3+6NO27N2+12H2O;
③SO2在O2作用下與NH3、H2O反應形成(NH4)2SO4,此反應中SO2是還原劑,氧氣是氧化劑,根據得失電子守恆和原子守恆,反應的化學方程式為2SO2+O2+4NH3+2H2O═2(NH4)2SO4;
II.①由圖示可知BaO和NOx反應生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再還原為N2,則儲存NOx的物質為BaO;儲存時,氧化鋇、一氧化氮和氧氣反應生成 Ba(NO3)2的化學方程式是2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2;
②第一步反應中H2被氧化生成水,H元素的化合價由0價升高到+1價,Ba(NO3)2的N元素化合價由+5價降低到-3價,生成氨氣,則1molBa(NO3)2生成氨氣得到16mol電子,參加反應的*氣的物質的量為mol=8mol,則消耗的H2與Ba(NO3)2的物質的量之比是8:1;
③在有氧氣條件下15NO 與 NH3以一定比例反應時,得到的笑氣幾乎都是15N1.5N0.5O,由N元素守恆可知15NO與NH3應為3:1,1mol 15NO被還原得到1mol電子,若有3mol15NO參與反應,則3mol15NO被還原得到3mol電子,1molNH3被氧化失去4mol電子,根據電子守恆,參與反應的O2為0.25mol,即15NO、NH3、O2物質的量之比為3mol:1mol:0.25mol=12:4:1,可知反應的化學方程式為1215NO+4NH3+O2815N1.5N0.5O +6H2O。
【點睛】
配平氧化還原反應的一般步驟:①標好價:正確標出反應前後化合價有變化的元素的化合價;②列變化:列出元素化合價升高和降低的數值;③求總數:求元素化合價升高數和降低數的總數,確定氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物的化學計量數;④配係數:用觀察法配平其他各物質的化學計量數;⑤細檢查:利用“守恆”三原則(即質量守恆、得失電子守恆、電荷守恆),逐項檢查配平的方程式是否正確。
知識點:氧化還原反應
題型:綜合題
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