汽车尾气的模拟产生

汽车尾气的模拟产生

制作完成了泡沫陶瓷还是不够的，还必须对其吸收净化汽车尾气的效果进行测试。有了这样的想发我们决定，制定一个废气的净化实验，考虑到汽车尾气不宜大量收集，模拟产生汽车尾气成为了必然。

1.汽车尾气成分的确定

汽车尾气的危害程度主要取决于汽油的成分，废气中含有150～200种不同的化合物，其主要有害成分为：未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、H2S以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染等。其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒物。其中CnHm及NOx在阳光及其他适宜条件下还会形成光化学烟雾，危害巨大，成为了我们考虑的重点。

由于对NOx等污染物排放标准的强制化和降低燃料消耗的要求，一方面应尽量控制空燃比在14.6附近运转，另一方面应采用控制点火时间和废气再循环等方法，以减少尾气中的NOx。

在一定的取样，网络、书籍查阅之后，我们计算出了废气中各种NOx 所占比值，状态，温度，颜色等特征，如下：

NO：% ，色，气体，℃

NO2：% ，色，气体，℃

N2O3：% ，色，气体，℃

N2O：%，色，气体，℃

2．使用化学药剂制备各种气体

（1）制备NO

仪器制备

〈1．〉取一支普通U型管，将其一侧管去掉一半，作为反应器。

〈2．〉在U型管的短管口，装配1个小的分液漏斗，并在胶塞的小头一端插入一段螺旋形的铜丝圈。

〈3．〉将这一套装置固定在铁架台上，如图所示。

实验操作

①将活塞打开，从U型管的长管口注入稀硝酸，一直注到单孔胶塞

的下沿为止，不要留有气泡。

②关闭活塞，用酒精灯在U型管的短管一侧加热，当铜丝上有气泡

产生时，立即将酒精灯撤去。

③产生的一氧化氮气体，将U型管短管内的稀硝酸排入长管内，当

稀硝酸与铜丝圈离开后，反应立即停止，引导学生观察短管内一氧化氮

气体的颜色。

④打开活塞，U型管长管内的稀硝酸由于存在液位差，自动又回到

了短管内，将短管内的气体排入分液漏斗内，无色气体，立即变成红棕

色，生成了二氧化氮。

⑤再将活塞关闭，短管内又产生了无色一氧化氮气体，与小分液漏

斗内红棕色的二氧化氮气体形成鲜明的对照，这样可以多次制备，观察。

实验说明

1．稀硝酸的浓度不宜太大，否则易产生部分二氧化氮。

2．加热温度不宜太高，温度略高也易产生部分二氧分氮。

3．注入稀硝酸时，在短管内一定不能留有气泡，否则生成的一氧化氮，与气泡中的氧气发生反应，也要产生少量二氧化氮，影响实验效果。

4．若第一次实验效果不佳时，将生成的气体排出后，第二次的实验效果一定会很好。可能因冷的稀硝酸内还溶有部分空气所致，当稀硝酸

加热之后，溶解的部分空气全部排出，所以第二次的效果非常理想。

（2）制备NO2

用铜加浓硝酸比较容易制取，不多做说明

（3）制备N2O3

将等物质的量的一氧化氮和二氧化氮在低温（-21°C）混合可以得到三氧化二氮,有可逆反应存在：NO + NO2==可逆== N2O3

将（1）与（2）步骤中的两种气体在合适的温度，压强下混合，简易制取三氧化二氮

注意事项：深蓝色挥发性液体;熔点－102℃，沸点3.5℃,密度1.447克／厘米，也可由硝酸与淀粉共热，或逐滴加硝酸于三氧化二砷中制取。操作注意事项：严加密闭，提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩），戴化学安全防护眼镜，穿密闭型防毒服，戴橡胶手套。

远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。远离易燃、可燃物。防止气体或蒸气泄漏到工作场所空气中。避免与还原剂接触。

（4）制备N2O

硝酸铵在169.5℃熔融，在220℃分解成一氧化二氮和水

排水法可以搜集。不过注意一氧化二氮在水中还是有一定溶解度

NH4NO3---->2H2O+N2O

3．气体的混合

按照第一步的指标把气体混合，平均分装，与真实气体比较，选出最类似的一组气体，然后进行试验。

4．汽车尾气的催化反应

（1）三效催化剂(英文名为Three-Way Catalyst)，简称TWC。这种催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)，但为了发挥其催化性能，必须将空燃比经常控制在

14.6±0.1附近，这种催化净化器具有较高的净化率，但需要有氧传感器、多点式燃料电子喷射、电子点火等闭路反馈系统相匹配。这种催化净化器是利用尾气中的O2、NOx为氧化剂，CO、CnHm（以CH2为代表）和H2为还原剂，在理论空燃比附近可发生如下反应：

2CO+O2=2CO2

2CO+2NO=N2+2CO2

CH2+3nNO=nN2+nCO2+nH2O

2NO+2H2=N2+2H2O

（2）使用碱性物质(如氢氧化钠,氢氧化钾等)来吸收汽车排出的氮氧化合物使用氨水来吸收汽车排出的氮氧化合物

对应的化学方程式2NaOH+NO2=NaNO3+H2O

8NH3·H2O+6NO2=7N2+20H2O