Question

3．Ⅰ：SCR和NSR技術(shù)可有效降低柴油發(fā)動機在空氣過量條件下的NO_x排放．   （1）SCR（選擇性催化還原）工作原理：

①尿素水溶液熱分解為NH₃和CO₂，當(dāng)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(xué)方程式表示（NH₄）₂SO₄的形成：2SO₂+O₂+4NH₃+2H₂O=2（NH₄）₂SO₄．
②尿素溶液濃度影響NO₂的轉(zhuǎn)化，測定溶液中尿素（M=60g•mol^-1）含量的方法如下：取a g尿素溶液，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH₃，所得NH₃用過量的v₁ mL c₁ mol•L^-1H₂SO₄溶液吸收完全，剩余H₂SO₄用v₂mL c₂ mol•L^-1NaOH溶液恰好中和，則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{3（2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{100a}$×100%．
（2）NSR（NO_x儲存還原）工作原理：NO_x的儲存和還原在不同時段交替進行，如圖a所示．

用H₂模擬尾氣中還原性氣體研究了Ba（NO₃）₂的催化還原過程，該過程分兩步進行，圖b表示該過程相關(guān)物質(zhì)濃度隨時間的變化關(guān)系．第一步反應(yīng)消耗的Ba（NO₃）₂與H₂的物質(zhì)的量之比是1：8．
Ⅱ：H₂S和SO₂會對環(huán)境和人體健康帶來極大的危害，工業(yè)上采取多種方法減少這些有害氣體的排放，回答下列方法中的問題．
【ⅰ】．H₂S的除去：方法1：生物脫H₂S的原理為：
H₂S+Fe₂（SO₄）₃═S↓+2FeSO₄+H₂SO₄
4FeSO₄+O₂+2H₂SO₄$\frac{\underline{\;硫桿菌\;}}{\;}$2Fe₂（SO₄）₃+2H₂O
（1）硫桿菌存在時，F(xiàn)eSO₄被氧化的速率是無菌時的5×10⁵倍，由圖甲和圖乙判斷使用硫桿菌的最佳條件為30℃，pH=2.0．

方法2：在一定條件下，用H₂O₂氧化H₂S
（2）隨著參加反應(yīng)的n（H₂O₂）/n（H₂S）變化，氧化產(chǎn)物不同．當(dāng)n（H₂O₂）/n（H₂S）=4時，氧化產(chǎn)物的分子式為H₂SO₄．
【ⅱ】SO₂的除去：（雙減法）：用NaOH吸收SO₂，并用CaO使NaOH再生NaOH溶液＜“m“：math dsi：zoomscale=150 dsi：_mathzoomed=1＞?②CaO①SO4$?_{②CaO}^{①SO_{4}}$Na₂SO₃溶液
（3）寫出過程①的離子方程式：2OH^-+SO₂═$S{O}_{3}^{2-}$+H₂O．

Answer 1

分析 I．①尿素水溶液熱分解為NH₃和CO₂，當(dāng)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，根據(jù)元素守恒，生成（NH₄）₂SO₄，則還需要NH₃，據(jù)此寫出生成（NH₄）₂SO₄的化學(xué)反應(yīng)方程式；
②測定溶液中尿素的含量，取a g尿素溶液，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH₃，所得NH₃用過量的V₁ mL c₁ mol/L的H₂SO₄溶液吸收完全，產(chǎn)物為（NH₄）₂SO₄，剩余H₂SO₄用V₂mL c₂ mo/LNaOH溶液恰好中和，則參與吸收氨氣的硫酸的物質(zhì)的量為$（{c}_{1}{V}_{1}-\frac{1}{2}{c}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}mol$，吸收氨氣的反應(yīng)為2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄，根據(jù)N元素守恒予以解答；
（2）第一步反應(yīng)中H₂被氧化生成水，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(jié)合得失電子數(shù)目相等計算；
【i】（1）根據(jù)圖象分析，硫桿菌存在時，F(xiàn)eSO₄被氧化的速率是無菌時的5×10⁵倍，此時兩張圖象的最高點出現(xiàn)在溫度為30℃和pH=2.0處，據(jù)此判斷；
（2）隨著參加反應(yīng)的$\frac{n（{H}_{2}{O}_{2}）}{n（{H}_{2}S）}$變化，氧化產(chǎn)物不同，當(dāng)$\frac{n（{H}_{2}{O}_{2}）}{n（{H}_{2}S）}$=4時，根據(jù)電子得失守恒予以判斷氧化產(chǎn)物的分子式；
【ii】（3）過程①為堿溶液吸收SO₂氣體，生成亞硫酸鈉，據(jù)此寫出離子方程式．

解答 解：I．①SO₂在O₂作用下與NH₃、H₂O反應(yīng)形成（NH₄）₂SO₄，此反應(yīng)中SO₂是還原劑，氧氣是氧化劑，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2SO₂+O₂+4NH₃+2H₂O═2（NH₄）₂SO₄．
故答案為：2SO₂+O₂+4NH₃+2H₂O═2（NH₄）₂SO₄．
②取a g尿素溶液，將所含氮完全轉(zhuǎn)化為NH₃，所得NH₃用過量的V₁ mL c₁ mol/L的H₂SO₄溶液吸收完全，產(chǎn)物為（NH₄）₂SO₄，發(fā)生的反應(yīng)為2NH₃+H₂SO₄═（NH₄）₂SO₄，剩余H₂SO₄用V₂mL c₂ mo/LNaOH溶液恰好中和，則參與吸收氨氣的硫酸的物質(zhì)的量為$（{c}_{1}{V}_{1}-\frac{1}{2}{c}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}mol$，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，氨氣的物質(zhì)的量為n（NH₃）=$2×（{c}_{1}{V}_{1}-\frac{1}{2}{c}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}$mol=$（2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）×1{0}^{-3}$mol，根據(jù)N元素守恒，尿素的物質(zhì)的量為n（尿素）=$\frac{1}{2}n（N{H}_{3}）$=$\frac{2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}}{2}×1{0}^{-3}mol$，則尿素的質(zhì)量為m=n（尿素）×M=$\frac{2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}}{2}×1{0}^{-3}×60$=0.03×（2c₁V₁-c₂V₂）g，則尿素溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是w=$\frac{m}{a}×100%$=$\frac{0.03（2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{a}×100%$=$\frac{3（2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{100a}×100%$．
故答案為：=$\frac{3（2{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{100a}×100%$；
（2）第一步反應(yīng)中H₂被氧化生成水，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生成氨氣轉(zhuǎn)移16mol電子，參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量為$\frac{16}{2}$=8，則
第一步反應(yīng)消耗的Ba（NO₃）₂與H₂的物質(zhì)的量之比是1：8．
故答案為：1：8；
【i】（1）根據(jù)圖象分析，硫桿菌存在時，F(xiàn)eSO₄被氧化的速率是無菌時的5×10⁵倍，此時兩張圖象的最高點出現(xiàn)在溫度為30℃和pH=2.0處．
故答案為：30℃，pH=2.0；
（2）參加反應(yīng)的$\frac{n（{H}_{2}{O}_{2}）}{n（{H}_{2}S）}$變化，氧化產(chǎn)物不同，當(dāng)$\frac{n（{H}_{2}{O}_{2}）}{n（{H}_{2}S）}$=4時，不妨設(shè)n（H₂S）=1mol，則n（H₂O₂）=4mol，根據(jù)電子得失守恒，H₂O₂得到電子被還原為H₂O，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4mol×2=8mol，則1molH₂S應(yīng)失去8mol電子，S升高8價，應(yīng)為$S{O}_{4}^{2-}$，因此氧化產(chǎn)物為H₂SO₄．
故答案為：H₂SO₄．
【ii】（3）過程①為堿溶液吸收SO₂氣體，生成亞硫酸鈉，反應(yīng)的離子方程式為：2OH^-+SO₂═$S{O}_{3}^{2-}$+H₂O．
故答案為：2OH^-+SO₂═$S{O}_{3}^{2-}$+H₂O．

點評 本題主要考察氧化還原方程式的計算，根據(jù)圖象分析化學(xué)反應(yīng)過程，牢牢把握守恒思想是解題的關(guān)鍵．本題考查知識比較綜合，考查的是綜合能力．題目難度難度中等，是中檔題．