燃烧污染物：预测产物并评估控制措施
引入| English | 释义 | 拼音 |
|---|---|---|
| incomplete combustion/ɪŋkəmˈpliːt kəmˈbʌstʃn/ | 不完全燃烧 | bù wán quán rán shāo |
| particulates/pəˈtɪkjʊleɪts/ | 颗粒物 | kē lì wù |
| global dimming | 全球变暗 | quán qiú biàn àn |
| acid rain/ˈæsɪd reɪn/ | 酸雨 | suān yǔ |
无硫燃料是否消除了所有发动机污染物？
- 去除硫主要针对二氧化硫。进入高温发动机的空气中仍含有氮气和氧气，且燃料中可能仍含碳元素。
- 根据所有反应物来源及条件预测产物。然后将每种污染物与其影响及针对它的实际控制措施相匹配。
从燃料元素和氧气供应入手
- 纯碳氢化合物在充足氧气条件下完全燃烧生成二氧化碳和水。氧气不足会导致不完全燃烧，产生一氧化碳和烟尘，同时仍有部分二氧化碳和水生成。
- 纯氢与氧气反应生成水，而非二氧化碳：因反应物中不含碳原子。燃料中的硫燃烧生成二氧化硫；在高温下，空气中的氮气和氧气可反应生成氮氧化物。
| 给定燃料或条件 | 支持产物预测 |
|---|---|
| 纯氢和氧气 | 水；无碳源 |
| 甲烷，氧气充足 | 二氧化碳和水 |
| 甲烷，氧气不足 | 可能生成一氧化碳和/或炭黑 |
| 空气燃烧含硫杂质 | 二氧化硫 |
| 高温发动机，使用无氮燃料 | 仍可能因空气中的氮气生成氮氧化物 |
仅纯氢气和氧气通过完全燃烧反应会生成什么？
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
水在反应 2H₂ + O₂ → 2H₂O 中生成。没有碳原子供应，因此仅靠这些反应物无法生成二氧化碳、一氧化碳或烟灰。
将有毒气体与颗粒物分离
- 一氧化碳有毒，无色无味。它会降低血液输送氧气的能力；无法通过无气味来判定其不存在。
- 颗粒物包括碳颗粒和未燃尽的碳氢化合物。它们会危害健康并减少到达地面的阳光，导致全球变暗。颗粒过滤器不一定能去除如一氧化碳之类的气体。
写出由不完全燃烧产生的有毒、无色、无味且含碳的气体名称。
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
一氧化碳会降低血液的携氧能力，且无法通过气味判断。二氧化碳是另一种气体，在本话题中具有不同的主要作用。
解释氮氧化物和硫氧化物的影响
- 二氧化硫和氮氧化物会导致呼吸系统疾病和酸雨。酸雨会损害水生生态系统、树木及部分石材/建筑物。
- 即使燃料不含氮，热空气也可能生成氮氧化物。使用无硫燃料可降低二氧化硫排放，但无法消除氮氧化物的这一来源。
将每种污染物或影响与其正确的描述相匹配。
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
CO 不同于温室气体 CO₂。颗粒物会削弱入射阳光；温室气体则影响地表向外辐射的红外线。
通过原子计数检查提议的处理方法
- 使用所给反应物时，$CaO+SO_2\rightarrow CaSO_3$：产物为亚硫酸钙。仅声称这些反应物生成$CaSO_4$违反了氧元素守恒；生成硫酸盐需要额外的氧。
- 给定的转化反应是$2CO+2NO\rightarrow2CO_2+N_2$。两侧均含有两个碳原子、两个氮原子和四个氧原子。该反应虽去除了和一氧化氮，但生成了二氧化碳，因此并未消除温室效应。
改善供氧可减少不完全燃烧的产物，但不能从完全燃烧的碳燃料中去除二氧化碳。务必区分单一污染物的减少与所有排放物的减少。
在 2CO + 2NO → 2CO₂ + N₂ 中，等号两侧各有多少个氧原子？
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
反应物中的氧 = 2×1 来自 CO + 2×1 来自 NO = 4 个原子。生成物中的氧 = 2×2 来自 CO₂ = 4 个原子。N₂ 不含氧；该方程式符合原子守恒。
使用正确的辐射模型评估控制措施
- 颗粒过滤器和无硫燃料可减少颗粒物和二氧化硫的影响。剩余担忧包括碳燃料产生的二氧化碳、不完全燃烧产生的一氧化碳以及热空气生成的氮氧化物；需在可比条件下测量每种相关排放。
- 全球变暗 concerns 颗粒物减少入射阳光。温室变暖 concerns 气体吸收地表向外辐射的红外线并向各个方向发射。这是两种不同的过程；不可假设变暗能安全抵消变暖。
“所有气候和呼吸问题都可通过颗粒物过滤器解决”是错误的。过滤器仅针对颗粒物；剩余气体具有不同的来源、化学反应及影响。
燃料元素 + 氧气供应 + 温度决定可能的产物。请指出污染物、其影响及合适的控制措施，并在接受处理方案前检查反应中的原子数量。
颗粒过滤器可去除发动机尾气中的所有气候和呼吸问题。
难度 1/5 · 今日首次完成可获 100 金币及少量额外奖励
它针对颗粒物。CO₂ 可能残留于含碳燃料燃烧中，若燃烧不完全则会形成 CO，而 NOₓ 可由热空气产生。这些气体的化学性质及影响各不相同。
哪两个解释能正确限制关于尾气控制的说法？
难度 2/5 · 今日首次完成可获 140 金币及少量额外奖励
氮气可来源于空气，且气体会穿过颗粒过滤器。充足的氧气虽可降低 CO/烟灰排放，但即使完全燃烧含碳燃料仍会产生 CO₂。