Question

【题目】机动车排放的污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物等。

I．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。

（1）已知：C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1

2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1

N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1

CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2(g)的热化学方程式是______。

（2）研究CO和NO的催化反应，用气体传感器测得在某温度下、一定体积的密闭容器中，不同时间NO和CO浓度如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
c(NO)/(104mol·L1)	10.0	4.50	2.50	1.50	1.00	1.00
c(CO)/(103mol·L1)	3.60	3.05	2.85	2.75	2.70	2.70

①前4 s内的平均反应速率υ(CO) ＝______mol·L1·s1。

②L、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的变化关系。X代表的物理量是______。判断L1、L2的大小关系，并简述理由：______。

II．柴油燃油车是通过尿素-选择性催化还原（Urea-SCR）法处理氮氧化物。

Urea-SCR的工作原理为：尿素[CO(NH2)2]水溶液通过喷嘴喷入排气管中，当温度高于160℃时尿素水解，产生 NH3，生成的NH3与富氧尾气混合后，加入适合的催化剂，使氮氧化物得以处理。

（3）尿素水解的化学方程式是______。

（4）下图为在不同投料比[n(尿素)/n(NO)]时NO转化效率随温度变化的曲线。

① 尿素与NO物质的量比a______b（填“>”、“=”或“<”）

② 由图可知，温度升高，NO转化效率升高，原因是______。温度过高，NO转化效率下降，NO的浓度反而升高，可能的原因是______（写出一种即可）。

Answer 1

【答案】2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H == 746.5 kJ·mol1 2.25 ×104 温度 L2>L1，该反应为气体体积减小的反应，压强增大，NO转化率增大 CO(NH2)2＋H2O2NH3＋CO2 > 随着温度升高，尿素水解释放氨气的速率加快，c(NH3)增大；温度升高，催化剂活性增加，都导致化学反应速率加快 当温度过高，发生反应 4NH3＋5O2 ==== 4NO＋6H2O，生成NO等

【解析】

I．（1）已知：①C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1，②2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1 ，③N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1，由盖斯定律可知①×2-②-③得2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g)，由此计算此反应的△H；

（2）①根据υ(CO)=计算前4 s内的平均反应速率υ(CO)；

②图中L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的增大，转化率降低，说明逆向进行，结合反应2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1升高温度时平衡逆向进行，增大压强时平衡正向进行分析；

II．（3）尿素[CO(NH2)2]水溶液温度高于160℃时尿素水解，产生 NH3，根据质量守恒可知，同时有CO2气体生成，结合守恒法写出尿素水解的化学方程式；

（4）①反应中，增大一种反应物的量可提高另一种反应物的转化率；

②温度升高有利于尿素水解生成NH3，且提高催化剂的活性，催化效果好；NH3在加热条件下催化氧化能生成NO。

I．（1）已知：①C(s)+O2(g) == CO2(g) △H1 ＝ 393.5kJ·mol1，②2C(s)+O2(g) == 2CO(g) △H2 ＝ 221.0 kJ·mol1 ，③N2(g)+O2(g) == 2NO(g) △H 3 ＝ +180.5 kJ·mol1，由盖斯定律可知①×2-②-③得2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g)，则△H=2（△H1）-（△H2）-（△H3）=2（ 393.5kJ·mol1）-（ 221.0 kJ·mol1）-（+180.5 kJ·mol1），故CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2(g)的热化学方程式是2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1；

（2）①前4 s内的平均反应速率υ(CO)== mol·L1·s1＝2.25×104mol·L1·s1；

②图中L一定时，NO(g)的平衡转化率随X的增大，转化率降低，说明逆向进行，结合反应2NO(g)+2CO(g) == N2(g)+2CO2(g) △H==746.5 kJ·mol1升高温度时平衡逆向进行，增大压强时平衡正向进行，可知X代表的物理量是温度；当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，NO的转化率增大，故L2>L1；

II．（3）尿素[CO(NH2)2]水溶液温度高于160℃时尿素水解，产生 NH3，根据质量守恒可知，同时有CO2气体生成，则尿素水解的化学方程式为CO(NH2)2＋H2O2NH3＋CO2；

（4）①增大尿素的量可提高NO的转化率，即尿素与NO物质的量比值越大，NO的转化率越大，则图象中a＞b；

②由图可知，随着温度升高，尿素水解释放氨气的速率加快，c(NH3)增大，且温度升高，催化剂活性增加，导致化学反应速率加快，故温度升高，NO转化效率升高；但温度过高，

，原因是______。温度过高，发生反应 4NH3＋5O2 ==== 4NO＋6H2O，生成NO，导致NO浓度升高，NO转化效率下降。