一、引言
汽车作为现代社会重要的交通工具，在为人们出行带来便利的同时，其尾气排放也对人体健康和生态环境造成了严重威胁。汽车尾气中含有一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOₓ）、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）等多种有害物质，这些污染物不仅会引发呼吸系统疾病、心血管疾病，还会导致酸雨、光化学烟雾等环境问题。本研究旨在通过对汽车尾气成分、危害及治理技术的调查与分析，深入认识尾气治理的重要性，并为相关政策制定和技术发展提供参考。
二、汽车尾气的成分及其危害
（一）主要成分
汽车尾气的成分复杂，主要由以下几类物质组成：
无害成分：氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）、水蒸气（H₂O）等，这些是燃料完全燃烧的产物。
有害成分：
一氧化碳（CO）：由燃料不完全燃烧产生，是一种无色、无味、无臭的剧毒气体。
氮氧化物（NOₓ）：主要包括一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO₂），由空气中的氮气和氧气在高温高压下反应生成。
碳氢化合物（HC）：包括未燃烧的燃料和部分氧化产物，是形成光化学烟雾的重要前体物。
颗粒物（PM）：主要是炭黑、硫酸盐、硝酸盐等微小颗粒，可深入人体肺部，对呼吸系统造成严重损害。
（二）危害分析
对人体健康的危害：
CO：与血红蛋白的结合能力是氧气的200多倍，会导致人体缺氧，引发头痛、头晕、恶心，严重时可致人死亡。
NOₓ：刺激呼吸道黏膜，引发支气管炎、肺炎等疾病，还会降低人体免疫力。
HC：部分成分具有致癌性，同时也是光化学烟雾的主要成因之一。
PM2.5：可深入肺泡，引发哮喘、肺癌等疾病，对老年人和儿童的危害尤为显著。
对环境的危害：
NOₓ和HC：在阳光照射下发生光化学反应，形成光化学烟雾，导致大气能见度降低，刺激眼睛和呼吸道。
NOₓ和SO₂：与水蒸气结合形成酸雨，破坏土壤和水体生态，腐蚀建筑物。
CO₂：作为主要的温室气体之一，加剧了全球气候变暖。
三、汽车尾气治理技术与现状
（一）机内净化技术
机内净化技术旨在通过优化发动机燃烧过程，从源头减少有害物的生成。
电控燃油喷射系统：精确控制燃油喷射量和喷射时机，使空燃比保持在理想范围（约14.7:1），提高燃烧效率，减少CO和HC的排放。
可变气门正时（VVT）：根据发动机工况调整气门开启和关闭时间，优化进气和排气过程，降低NOₓ排放。
废气再循环（EGR）：将部分废气引入气缸，降低燃烧温度，抑制NOₓ的生成。
（二）机外净化技术
机外净化技术主要是对已经生成的尾气进行处理，将有害物转化为无害物质。
三元催化转化器：
原理：利用铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）等贵金属作为催化剂，在高温下将CO氧化为CO₂，将HC氧化为CO₂和H₂O，同时将NOₓ还原为N₂。
应用：广泛应用于汽油车，是目前最有效的尾气净化装置之一。
选择性催化还原（SCR）技术：
原理：向柴油车尾气中喷射尿素溶液，尿素分解产生氨气（NH₃），在催化剂作用下，NH₃与NOₓ反应生成N₂和H₂O。
应用：是治理柴油车NOₓ排放的核心技术，已在国六及以上排放标准的柴油车中广泛使用。
颗粒物捕集器（DPF）：通过物理过滤的方式捕集尾气中的颗粒物，定期通过再生燃烧清除捕集的PM，有效降低PM排放。
（三）我国汽车尾气排放标准与现状
排放标准：我国自2000年起逐步实施汽车尾气排放标准，目前已全面实施国六排放标准，该标准对CO、NOₓ、HC、PM等污染物的限值要求大幅收紧，达到了国际先进水平。
治理现状：
新车生产环节：通过严格的排放标准和技术准入，确保新车满足排放要求。
在用车辆环节：加强年检和路检路查，对超标排放车辆进行处罚和整改。
新能源汽车推广：大力发展纯电动汽车、混合动力汽车等新能源汽车，从根本上减少化石燃料的消耗和尾气排放。
四、调查结果与分析
通过对城市道路、加油站、汽车维修厂等场所的调查，以及对相关文献和数据的分析，我们发现：
老旧车辆是排放大户：部分未达到国四及以上排放标准的老旧车辆，由于缺乏有效的尾气净化装置，其污染物排放量远高于新车，是尾气治理的重点和难点。
柴油车NOₓ和PM排放问题突出：尽管SCR和DPF技术的应用有效降低了柴油车排放，但在实际使用中，部分车辆存在尿素溶液加注不足、DPF堵塞等问题，导致排放超标。
公众环保意识有待提高：部分车主对尾气治理的重要性认识不足，存在忽视车辆保养、使用劣质燃油等行为，加剧了尾气污染。
五、结论
汽车尾气排放是造成大气污染和危害人体健康的重要因素，尾气治理刻不容缓。
机内净化和机外净化技术的协同应用，是实现汽车尾气减排的有效途径。
严格的排放标准、有效的监管措施和公众环保意识的提升，是推动尾气治理工作的关键保障。
六、练习
1、柴油发动机尾气中NOx污染物的处理是汽车尾气治理的核心问题之一。目前主流的处理技术有：
SCR技术：向尾气中喷射尿素溶液，尿素分解产生NH3，在催化剂作用下NH3与NOx反应生成N2和H2O。
NSR技术：在稀燃阶段将NOx吸附储存，在富燃阶段将NOx释放并还原为N2。
回答下列问题：
（1）SCR技术中，尿素[CO(NH3)2]分解的化学方程式为：CO(NH2)2+ H2O → 2NH3+ CO2。该反应中尿素体现的性质是______（填“氧化性”或“还原性”）。
（2）写出在催化剂作用下，NH3与NO2反应生成无污染气体的化学方程式：________________。
（3）NSR技术中，吸附剂通常为BaO。稀燃阶段NO在O2存在下与BaO反应生成Ba(NO3)2，该反应的化学方程式为：________________。
2、汽车尾气中含有CO、NO等有毒气体，治理的方法之一是在排气管上安装“催化转换器”，在催化剂作用下使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体。
回答下列问题：
（1）写出CO与NO反应的化学方程式：________________。
（2）上述反应中，氧化剂是______，还原剂是______。
（3）下列措施中，能有效减少汽车尾气污染的是______（填字母）。
A. 使用含铅汽油
B. 安装三元催化转化器
C. 定期保养发动机
D. 使用劣质燃油
3、近年来环境问题突出，大气污染更为严重。汽车尾气常含有CO、NO等有毒气体，汽车气缸中生成NO的化学方程式是：________________。
汽车排气管装有的三元催化装置，可以消除CO、NO等的污染，反应机理如下（以Pt催化剂为例）：
Ⅰ：NO + Pt(s) → NO(s)（Pt(s)表示催化剂，NO(s)表示吸附态NO，下同）
Ⅱ：CO + Pt(s) → CO(s)
Ⅲ：NO(s) → N(s) + O(s)
Ⅳ：CO(s) + O(s) → CO2+ 2Pt(s)
Ⅴ：N(s) + O(s) → N2+ 2Pt(s)
Ⅵ：NO(s) + N(s) → N2O + 2Pt(s)
尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如图。
回答：
①汽车尾气消污反应最适宜的反应温度是______（填字母）。
A. 250℃ B. 300℃ C. 330℃ D. 400℃
②330℃以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是：________________。
③低温区N2O选择性高于N2，由此可推断出：反应Ⅴ的活化能______（填“<”、“>”或“=”）反应Ⅵ的活化能，理由是________________。
参考答案
1、（1）还原性（尿素中氮元素为-3价，被氧化为NH3中的-3价→实际为分解反应，但按高考常见设问，此处填“还原性”或不填，部分考法为写反应类型）
（2）8NH3+ 6NO2→ 7N2+ 12H2O（或4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O，根据题干给出NO2调整系数）
（3）2BaO + 4NO + 3O2→ 2Ba(NO3)2
解析：本题以柴油车尾气治理真实技术为背景，考查化学方程式的书写和物质性质判断，体现绿色化学理念。
2、（1）2CO + 2NO → 2CO2+ N2（催化剂、高温条件）
（2）NO（氮元素化合价降低）；CO（碳元素化合价升高）
（3）BC
解析：该反应是三元催化转化器的核心反应，将有毒的CO和NO转化为无毒的CO2和N2。
3、① D
② CO + 2NO → CO2+ N2O
③ >；活化能越小，化学反应速率越大，产物选择性越高，低温区N2O选择性高说明反应Ⅵ速率更快，因此其活化能更小
