Question

汽车尾气中含有CO、NO、NO₂等多种污染物。

(1)在汽车的排气管上装一个催化转换装置，能使CO和NO反应生成无污染的气体，写出该反应的化学方程式_____

(2)研究表明：增大催化剂(相同质量下比较)比表面积可提高化学反应速率，为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某科研小组设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号	T/℃	CO 初始浓度/mol·L^-1	NO 初始浓度/mol·L^-1	催化剂的比表面积/m^²·g^-1
Ⅰ	300	4.5×10^-3	1.5×10^-3	100
Ⅱ	______	4.5×10^-3	1.5×10^-3	200
Ⅲ	500	4.5×10^-3	_________	200

请在上表格中填入剩余的实验条件数据，三组实验中的反应速率由快到慢的顺序为 ______(填实验编号)

(3)大众"检测门"事件让"尿素可用于汽车尾气脱氮”又科普了一把，其反应原理为：NO+NO₂+H₂O=2HNO₂

2HNO₂+CO(NH₂)₂=2N₂↑+CO₂↑+3H₂O

① 图为尿素含量对脱氮效率的影响，一般选择尿素浓度约5%左右，其原因是_______

②当烟气中NO、NO₂按上述反应中系数比时脱氮效果最佳。若烟气中V(NO)：V(NO₂)=3：1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)：V(NO₂)=_____(空气中氧气的体积含量大约为 20%)

Answer

2CO+2NO 2CO2+N2 300 1.5×10-3 Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ 浓度大于 5%后，脱氮效率不再明显提高，选择 5%的浓度，可以在保证脱氮效率的前提下节 约生产成本 5:2

【解析】

(1)汽车尾气催化转换装置，能使CO和NO反应生成N2和CO2，由此可写出该反应的化学方程式。

(2)实验的目的是研究温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，若研究温度对化学反应速率的影响规律，则只有温度变化，其它数据不变；当研究催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，则只有催化剂的比表面积改变，其它数据不变，由此可得出结论。

比较三组实验中的反应速率由快到慢的顺序时，温度越高，反应速率越快；催化剂的比表面积越大，反应速率越快。

(3)①分析选择尿素浓度约5%左右时，借助图中信息，从尿素浓度为5%、大于5%两个方面，分析对脱氮效率、成本的影响，从而找出原因。

②从反应方程式看，V(NO)：V(NO2)=1：1时，汽车尾气脱氮效果最好，由此可利用反应2NO+O2==2NO2，计算所需O2与NO2的体积关系，从而求出同温同压下，V(空气)：V(NO2)。

(1)汽车尾气催化转换装置，能使CO和NO反应生成N2和CO2，反应的化学方程式为2NO+2CON2+2CO2。答案为：2NO+2CON2+2CO2；

(2)从表中可以看出，Ⅰ、Ⅱ两组实验中，催化剂的比表面积不同，则其它数据应相同，由此得出实验Ⅱ的温度应为300℃；Ⅱ、Ⅲ两组实验相比，温度不同，则NO的浓度应相同，应为1.5×10-3mol/L；实验Ⅱ的催化剂的比表面积大于实验Ⅰ，则反应速率Ⅱ>Ⅰ，实验Ⅲ的温度高于实验Ⅱ，则反应速率Ⅲ>Ⅱ，所以Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。答案为：300；1.5×10-3；Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ；

(3)①图中信息显示，尿素浓度为5%时，脱氮效率基本达到最高点，且增大尿素浓度，虽然脱氮效率有所增大，但增大幅度很少，且会提高脱氮成本，所以选择5%，其原因是浓度大于5%后，脱氮效率不再明显提高，选择5%的浓度，可以在保证脱氮效率的前提下节约生产成本。答案为：浓度大于5%后，脱氮效率不再明显提高，选择5%的浓度，可以在保证脱氮效率的前提下节约生产成本；

②从反应方程式看，V(NO)：V(NO2)=1：1时，汽车尾气脱氮效果最好。若烟气中V(NO)：V(NO2)=3：1时，通入空气发生反应2NO+O2==2NO2，则所需O2与NO2的体积关系为1：2，从而求出同温同压下，V(空气)：V(NO2)=：2=5：2。答案为：5：2。