研究柴油車尾氣中NOx的催化轉(zhuǎn)化具有重要意義。
(1)尿素[CO(NH2)2]水溶液與柴油車尾氣在高溫下混合后,尿素分解生成NH3和CHON,在催化劑作用下,CHON與H2O反應(yīng)生成NH3和CO2,畫出CHON的結(jié)構(gòu)式:O=C=N-HO=C=N-H。
(2)在催化劑作用下,NH3將柴油車尾氣中的NOx選擇性還原為N2的過程稱為NH3-SCR脫硝。當(dāng)柴油車尾氣中n(NO):n(NO2)=1:1時,會發(fā)生快速NH3-SCR脫硝反應(yīng)。
①寫出快速NH3-SCR脫硝反應(yīng)的化學(xué)方程式:2NH3+NO2+NO 催化劑 2N2+3H2O2NH3+NO2+NO 催化劑 2N2+3H2O。
②控制其他條件相同,將4molNH3與下表所示的氣體充分混合后分別勻速通入如圖-1所示的反應(yīng)器中反應(yīng),測得A組NOx的脫除率明顯低于B組,其可能原因是 該溫度下2NO+O2=2NO2的平衡常數(shù)較小,反應(yīng)速率較慢該溫度下2NO+O2=2NO2的平衡常數(shù)較小,反應(yīng)速率較慢(該溫度下NH3與O2不發(fā)生反應(yīng))。
催化劑
催化劑
混合氣體物質(zhì)的量 | |
A組 | n(NO)=4mol、n(O2)=1mol |
B組 | n(NO)=2mol、n(NO2)=2mol |
③二氧化鈰(CcO2)作為一種SCR脫硝催化劑,能在Ce4+和Ce3+之間改變氧化狀態(tài),將NO氧化為NO2,并引起氧空位的形成,得到新的鈰氧化物[Ce(Ⅲ)xCe(Ⅳ)yOz]。鈰氧化物發(fā)生的可能變化如圖-2所示,當(dāng)1molCeO2氧化標(biāo)況下2.24LNO后,生成新的鈰氧化物中x、y、z的最簡整數(shù)比為
2:16:35
2:16:35
。(3)科學(xué)家研究了V2O5晶面上的NH3-SCR反應(yīng)過程:該過程如圖-3所示。V2O5與H2O形成能提供質(zhì)子的酸性位,NH3吸附在酸性位上生成中間體X,NO與X反應(yīng)生成不穩(wěn)定的過渡態(tài)物質(zhì),隨后分解生成N2和H2O。
①畫出圖中虛線框內(nèi)X的結(jié)構(gòu):。
②煙氣中的少量SO2會增大催化劑活性,但SO2量過多會大大降低催化劑的活性,其可能原因分別是
SO2會增加催化劑表面的酸性位,增大催化劑活性;過量SO2與NH3存在競爭吸附;SO2能與NH3等反應(yīng)生成亞硫酸鹽或硫酸鹽,覆蓋在催化劑表面,降低催化劑活性
SO2會增加催化劑表面的酸性位,增大催化劑活性;過量SO2與NH3存在競爭吸附;SO2能與NH3等反應(yīng)生成亞硫酸鹽或硫酸鹽,覆蓋在催化劑表面,降低催化劑活性
。【答案】O=C=N-H;2NH3+NO2+NO 2N2+3H2O;該溫度下2NO+O2=2NO2的平衡常數(shù)較小,反應(yīng)速率較慢;2:16:35;;SO2會增加催化劑表面的酸性位,增大催化劑活性;過量SO2與NH3存在競爭吸附;SO2能與NH3等反應(yīng)生成亞硫酸鹽或硫酸鹽,覆蓋在催化劑表面,降低催化劑活性
催化劑
【解答】
【點評】
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