Question

柴油机车尾气脱是在全球范围内受关注的热点问题。

(1)柴油机车尾气中的是空气中的在高温中燃烧生成的，其生成的反应机理如下：

A₂⇌2A·

A∙+B₂⇌NO+B·

B·+A₂⇌NO+A·

已知时的键能数据：

化学键	O=O	N≡N	N=O
键能/kJ·mol^-1	498.0	946.0	630.0

①上述机理中代表的是________(填“”或“”)，作出该判断的原因是________。

②根据上述的生成机理，试写出通常状况下燃烧生成的热化学方程式：________。

(2)TWC技术是利用燃料不完全燃烧生成的将尾气中的还原为无害气体的技术，且 2NO+2CO 2CO₂+N₂ △H＜0。现将含COa%(体积分数，下同)、NO0.30%的模拟汽车尾气以100mL·min^-1的流速通过450℃的反应器，出口气体中CO的含量变为b%(气体体积变化忽略不计)，则v(CO)=________mL·min^-1。若将反应器温度降低至350℃，出口气体中CO的含量________b%(填“＞”“＜”或“=”)

(3)SCR技术是利用将尾气中的选择性还原为无害气体的技术。其中是通过尿素[CO(NH₂)₂]分解生成的：

Ⅰ.CO(NH₂)₂(s)⇌NH₃(g)+HNCO(g) ∆H₁

Ⅱ.HNCO(g)+H₂O(g)⇌NH₃(g)+CO₂(g) ∆H₂

①一定温度下，往一恒容密闭容器中投入足量的CO(NH₂)₂固体和一定量的水蒸气，发生上述反应。当反应达到平衡时，测得c(NH₃)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，则反应Ⅰ的平衡常数为________(用含p、q的表达式表示，下同)，c(CO₂)=________mol/L。

②我国科学家在研究温度、氧气浓度对尿素水解产物浓度的影响后，得到如下数据：

通过数据对比可以发现在有氧气、1100℃以上时，体系中浓度接近0μL∙L^-1，其可能原因：__

Answer

O2 O2中O=O键能比N2中N≡N键能小，更易解离为原子 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+184.0kJ/mol (a-b) ＜ qp 氧气在高温时将NH3氧化

【解析】

(1)△H=反应物的键能和-生成物的键能和；

(2) 结合v(CO)的单位mL·min-1和温度对平衡的移动分析即可；

(3)根据反应原理，结合平衡常数的计算公式和氨气的还原性分析。

(1) ①已知O=O的键能为498.0 kJ·mol-1，N≡N的键能为946.0 kJ·mol-1，则O2中O=O键能比N2中N≡N键能小，更易解离为原子，故上述机理中A2代表的是O2；

②已知N2(g)+O2(g)=2NO(g)，则△H=反应物的键能和-生成物的键能和=(946.0 kJ·mol-1)+(498.0 kJ·mol-1)-2(630.0 kJ·mol-1)=+184.0kJ/mol，故通常状况下燃烧生成的热化学方程式为N2(g)+O2(g)=2NO(g) ∆H=+184.0kJ/mol；

(2)设通过时间为1min，则每通入100mL混合气体中含CO的体积为amL，出口100mL混合气体中含CO的体积为bmL，故v(CO)==(a-b)mL·min-1；已知2NO+2CO2CO2+N2 △H＜0，则将反应器温度降低至350℃，平衡将正向移动，CO的转化率提高，导致出口气体中CO的含量＜b%；

(3) ①当反应达到平衡时，测得c(NH3)=pmol/L、c(HNCO)=qmol/L，则反应Ⅰ的平衡常数K=c(NH3)×c(HNCO)= pq(mol/L)2；

设c(CO2)=cmol/L，由HNCO(g)+H2O(g)⇌NH3(g)+CO2(g)可知反应中参加反应的c(HNCO)和生成c(NH3)均为cmol/L，再根据CO(NH2)2(s)⇌NH3(g)+HNCO(g)可知反应中生成c(HNCO)=c(NH3)，即qmol/L- cmol/L= pmol/L+ cmol/L，解得：c=，即c(CO2)=_mol/L；

②通过比较温度、氧气浓度对尿素水解产物浓度的影响后，发现在有氧气、1100℃以上时，体系中浓度接近0μL∙L-1，其可能原因是氨气有还原性，在高温下能被氧气氧化。