SO2和NOx都是大气污染物。(1)利用氨水可以将SO2和NO2吸收,原理如下图所示:NO2被吸收的离子方程式...
问题详情:
SO2 和 NOx 都是大气污染物。
(1)利用氨水可以将 SO2 和 NO2 吸收,原理如下图所示:
NO2 被吸收的离子方程式是__________________。
(2)湿法吸收工业尾气中的NO2,常选用纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧*盐,其反应的离子方程式是(已知**HNO2>H2CO3)______________。
(3)用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等),会产生O3等强氧化*微粒。烟气经下列过程可获得化肥。
该化肥中含有的离子是、___________(填离子符号)。
(4)SCR 和 NSR 技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下的 NOx 排放。
I.SCR(选择*催化还原)工作原理:
①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为 NH3 和 CO2,该反应的化学方程式是________________。
②反应器中 NH3 还原 NO2 的化学方程式是_________________。
③当燃油中含硫量较高时,尾气中 SO2 在 O2 作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4 的形成_____________________。
II.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,如下图所示。
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___________________,生成 Ba(NO3)2 的化学方程式是 _______________。
②用 H2 模拟尾气中还原*气体研究了 Ba(NO3)2 的催化还原过程,该过程分两步进行,下图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。在有氧气条件下 15NO 与 NH3 以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是 15N1.5N0.5O。将该反应的化学方程式补充完整:_____________ _________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) 根据流程图信息NO2被吸收时反应物为NO2、NH4HSO3,生成物有氮气,据此依据氧化还原反应的得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒书写离子反应方程式;
(2) 纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧*盐,结合原子守恒和氧化还原反应电子守恒分析反应生成**盐和亚**盐;
(3) 用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等),会产生O3等强氧化*微粒,O3与烟气中的SO2、NO2、H2O反应生成的H2SO4和HNO3与注入的NH3反应,生成化肥硫铵和*铵;
(4) I.先判断反应物和生成物,再结合电子守恒和原子守恒书写有关反应方程式;
II.①由图可知储存NOx的物质是BaO;
②第一步反应中H2被氧化生成水,*元素化合价由0价升高到+1价,Ba(NO3)2的N元素化合价由+5价降低到-3价,生成氨气,结合得失电子数目相等计算;
③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15N1.5N0.5O,由N元素守恒可知15NO与NH3应为3:1,结合电子得失相等配平。
【详解】
(1) NO2被吸收时,反应物为NO2、NH4HSO3,二氧化氮中氮元素为+4价,生成物有氮气,所以亚硫**根离子中硫被氧化成硫*根离子,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,反应的离子方程式为2NO2+4=N2+4+4H+;
(2) 纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧*盐,结合原子守恒和氧化还原反应电子守恒分析反应生成**盐和亚**盐,反应的离子方程式为:+2NO2=++CO2;
(3) 用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等),会产生O3等强氧化*微粒,O3与烟气中的SO2、NO2、H2O反应生成的H2SO4和HNO3与加入的NH3发生如下反应:H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4、HNO3+NH3 =NH4NO3,该化肥中含有的离子是、、;
(4) I.①尿素[CO(NH2)2]水溶液热分解为NH3和CO2,反应物为尿素和水,生成物为氨气和二氧化碳,根据原子守恒,反应的化学方程式为:CO(NH2)2+H2O2NH3↑+CO2↑;
②NH3在催化剂作用下还原NO2生成氮气和水,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+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,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为2SO2+O2+4NH3+2H2O═2(NH4)2SO4;
II.①由图示可知BaO和NOx反应生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再还原为N2,则储存NOx的物质为BaO;储存时,氧化钡、一氧化氮和氧气反应生成 Ba(NO3)2的化学方程式是2BaO+4NO+3O2=2Ba(NO3)2;
②第一步反应中H2被氧化生成水,H元素的化合价由0价升高到+1价,Ba(NO3)2的N元素化合价由+5价降低到-3价,生成氨气,则1molBa(NO3)2生成氨气得到16mol电子,参加反应的*气的物质的量为mol=8mol,则消耗的H2与Ba(NO3)2的物质的量之比是8:1;
③在有氧气条件下15NO 与 NH3以一定比例反应时,得到的笑气几乎都是15N1.5N0.5O,由N元素守恒可知15NO与NH3应为3:1,1mol 15NO被还原得到1mol电子,若有3mol15NO参与反应,则3mol15NO被还原得到3mol电子,1molNH3被氧化失去4mol电子,根据电子守恒,参与反应的O2为0.25mol,即15NO、NH3、O2物质的量之比为3mol:1mol:0.25mol=12:4:1,可知反应的化学方程式为1215NO+4NH3+O2815N1.5N0.5O +6H2O。
【点睛】
配平氧化还原反应的一般步骤:①标好价:正确标出反应前后化合价有变化的元素的化合价;②列变化:列出元素化合价升高和降低的数值;③求总数:求元素化合价升高数和降低数的总数,确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量数;④配系数:用观察法配平其他各物质的化学计量数;⑤细检查:利用“守恒”三原则(即质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒),逐项检查配平的方程式是否正确。
知识点:氧化还原反应
题型:综合题
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