Question

【題目】汽車在現代生活中扮演著越來越重要的角色，但其尾氣（碳氫化合物、氮氧化物及一氧化碳等）帶來的環(huán)境污染越來越明顯，機動車廢氣排放已成為城市大氣污染的重要來源。

（1）設汽油成分為C8H18，若在氣缸中汽油高溫裂解產生丁烷和丁烯，寫出該反應的化學方程式____

（2）氣缸中生成NO的反應為：N2(g)+O2(g) 2NO(g) △H ＞0

①汽車啟動后，氣缸內溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是___________。

②1mol空氣中含有0.8molN2和0.2molO2，1300℃時在含1mol空氣的密閉容器內反應達到平衡。測得NO為8×10－4mol。計算該溫度下的平衡常數K≈_____________。

（3）尾氣中的CO主要來自于汽油不完全燃燒。

①有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g) △H=+221kJ·mol－1, 簡述該設想能否實現的依據：______________。

②測量汽車尾氣的濃度常用電化學氣敏傳感器，其中CO傳感器可用下圖簡單表示，則陽極發(fā)生的電極反應為______。

（4）在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉換器，可有效減少尾氣中的CO、NOx 和碳氫化合物等廢氣。

已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g) △H1=＋180kJ/mol

CO(g) ＋1/2O2(g)= CO2(g) △H2=－283kJ/mol

2NO(g)＋ 2CO(g) = 2CO2(g) ＋ N2(g) △H3

則△H3 =__________kJ·mol－1。

（5）光化學煙霧（含臭氧、醛類、過氧乙酰硝酸酯等）是汽車尾氣在紫外線作用下發(fā)生光化學反應生成的二次污染物。寫出2－丁烯與臭氧按物質的量之比為1：2反應生成乙醛及氧氣的化學方程式____________。

Answer 1

【答案】（1）C8H18C4H10＋ C4H8（2分）

（2）①溫度升高，反應速率加快，平衡右移（2分） ②4×10－6（2分）

（3）①該反應是焓增、熵減的反應，任何溫度下均不能自發(fā)進行（2分）

②CO+H2O－2e－=CO2+2H+（2分）

（4）－746（2分） （5） CH3CH=CHCH3＋2O32CH3CHO ＋2O2（2分）

【解析】

試題分析：⑴根據C8H18在高溫裂解產生丁烷和丁烯可寫出該反應方程式；

⑵①由于生成NO的反應為吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡右移，導致單位時間內NO排放量越大；

②由于題目未告訴容器體積，令其體積為1L，注意數據的近似處理，平衡時： c(N2)≈0.8mol/L, c(O2) ≈0.2mol/L，c(NO)=8×10-8mol/L，將數據代入K=c2(NO)÷[c(N2)·c(O2)]= 4×10-6；

⑶①由于該反應是焓增，熵減的反應，由ΔG＝ΔH－TΔS，在任何溫度下均不自發(fā)進行；

②CO在陽極上發(fā)生氧化反應，先根據得失電子守恒有CO－2e－――CO2，再根據電荷守恒有CO－2e－――CO2+2H+，最后根據原子守恒得CO+H2O－2e－=CO2+2H+；

⑷將兩式依次編號①②，將“②×2－①”得第三式，根據蓋斯定律得第三式的反應熱△H3＝（－283kJ/mol）×2－（＋180kJ/mol）＝－746kJ·mol－1；

⑸根據信息“2－丁烯與臭氧按物質的量之比為1：2反應生成乙醛及氧氣”，應用原子守恒寫出該反應方程式。