2025版新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡研究与实践2了解汽车尾气的治理课件新人教版选择性必修1

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研究与实践2　了解汽车尾气的治理【研究目的】汽车等交通工具为出行、物流带来了舒适和方便。然而，燃油车排放的尾气中含有大量的有害物质，会对人体健康和环境产生危害。通过本活动，认识反应条件的选择与优化在治理汽车尾气中的重要作用，增强自觉遵守法规、保护生态环境的意识和责任。【阅读材料】1．尾气的成分及其危害。(1)以汽油的成分之一——辛烷(C8H18) 为例，分析空气燃油比、温度等因素对燃烧及其尾气排放的影响。①影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比， 理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC(碳氢化合物)多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多。 ②发动机的工作温度应保持在80～90 ℃范围内，温度过高过低均会对汽油机的燃烧过程产生不利影响。③还容易使燃烧中的酸根和水蒸气结合成酸类物质，使气缸腐蚀磨损增加，汽油雾化蒸发不良，进而使燃烧形成的积炭和排放污染增加。(2)汽车尾气中有害物质的成因及危害。汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其他成分结合就形成光化学烟雾。汽车尾气中一氧化碳的含量较高，可引起CO中毒。2．尾气的治理(1)我国汽车尾气的排放标准和治理现状2016年12月23日，环境保护部、国家质检总局发布《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》，自2020年7月1日起实施。国六b在2023年7月1日实施。治理现状：汽车尾气污染的防治从三个方面入手：一是改进控制技术，主要是提高燃油的燃烧率，安装防污染处理设备和开发新型汽车；二是运用行政管理手段，严格汽车排放标准，采取报废更新，及时淘汰旧车；三是提高车辆的使用技巧，通过合理使用车辆，减少有害物质的排放。(2)汽车尾气三元催化转化中涉及的化学原理三元催化转换器由一个金属外壳，一个网底架和一个催化层(含有铂、铑等贵重金属)组成，可除去HC(碳氢化合物)、CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合物)三种主要污染物质的90%(所谓三元是指除去这三种化合物时所发生的化学反应)。(3)选择性催化还原(SCR) 技术在柴油车尾气治理中的应用。选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中NOx的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的NOx还原成N2和H2O。SCR(选择性催化还原)工作原理：CO(NH2)2＋H2O===2NH3↑＋CO2↑，4NO＋4NH3＋O2===4N2＋6H2O。该技术也被广泛应用于柴油机尾气后处理，从而达到既节能又减排的目的。【思考与讨论】通过调查和分析，你得到什么启示？提示：通过调查和分析，了解到汽车尾气的成分和危害，还有我国面临的严峻形势以及国家在治理方面所采取的措施，了解了化学在治理汽车尾气新技术中所起到的巨大作用，体会到化学独特的魅力，更有了学好化学的动力。跟｜踪｜训｜练①比较p1、p2的大小关系：_________。②当温度升高时，该反应平衡常数变化的趋势是_______。p1＜p2减小(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：②为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2,10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1· min－1，则平衡后n(Cl2)＝______________mol，NO的转化率α1＝__________。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2_____(填“＞”“＜”或“＝”)α1，平衡常数K2_______(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采用的措施是___________。2.5×10－275%＞不变升高温度2．SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx的排放。SCR(选择性催化还原)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：_______________________________________。(2)反应器中NH3还原NO2的化学方程式：_____________________ ___________。(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：_________________________________________。＋12H2O2H2O＋4NH3＋O2＋2SO2===2(NH4)2SO4根据图示判断提高脱硝效率的最佳条件是___________________ _______；氨氮物质的量之比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是___________________________________________________ ______________________。温度400℃，氨氮物质的 在400℃时催化剂的活性最好，催化效率高，同时400℃温度较高，反应速率快(2)用活性炭还原法也可以处理氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应：在T1 ℃时，反应进行到不同时间测得各物质的物质的量浓度如下：①根据图表数据分析T1 ℃时，该反应在0～20 min的平均反应速率v(CO2)＝______________________；计算该反应的平衡常数K＝______________。0.015 mol·L－1·min－1②30 min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是_______。A．通入一定量的CO2B．加入合适的催化剂C．适当缩小容器的体积D．通入一定量的NOE．加入一定量的活性炭F．适当升高温度CD③若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为533，则达到新平衡时NO的转化率_______(填“升高”或“降低”)，ΔH_____0(填“＞”或“＜”)。降低＜一瞬间，所有气体的浓度都会增大，在达到新的平衡之后，每种气体的浓度还是比原平衡时的大，故选C项；通入一定量的NO，平衡向右移动，则N2、CO2的浓度都会增大，因为加入了一定量NO，即使减小了，但还是比上一个平衡的浓度大，故选D项；通入一定量的CO2，平衡向左移动，则N2的浓度会减小，不符合题意，故不选A项；催化剂不影响平衡移动，故不选B项；活性炭是固体，不影响平衡移动，故不选E项；ΔH＞0，升高温度平衡右移，c(NO)减小，故不选F项。③在原平衡时，c(NO)  c(N2)  c(CO2)＝0.48  0.36  0.36＝4  3  3，若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为53  3，氮气和二氧化碳浓度之比始终为1  1，所以5  3＞43，说明平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，说明逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，故ΔH＜0。