Question

（14分）汽车在现代生活中扮演着越来越重要的角色，但其尾气（碳氢化合物、氮氧化物及一氧化碳等）带来的环境污染越来越明显，机动车废气排放已成为城市大气污染的重要来源。
（1）设汽油成分为C₈H₁₈，若在气缸中汽油高温裂解产生丁烷和丁烯，写出该反应的化学方程
   。
（2）气缸中生成NO的反应为：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) △H ＞0
①汽车启动后，气缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是   。
②1mol空气中含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃时在含1mol空气的密闭容器内反应达到平衡。测得NO为8×10^－4mol。计算该温度下的平衡常数K≈   。
（3）尾气中的CO主要来自于汽油不完全燃烧。
①有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O₂(g)  △H=+221kJ·mol^－1, 简述该设想能否实现的依据：   。
②测量汽车尾气的浓度常用电化学气敏传感器，其中CO传感器可用下图简单表示，则阳极发生的电极反应为   。

（4）在汽车尾气系统中安装催化转换器，可有效减少尾气中的CO、NOx 和碳氢化合物等废气。
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
则△H₃ =   kJ·mol^－1。
（5）光化学烟雾（含臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯等）是汽车尾气在紫外线作用下发生光化学反应生成的二次污染物。写出2－丁烯与臭氧按物质的量之比为1：2反应生成乙醛及氧气的化学方程式   。

Answer 1

（1）C₈H₁₈C₄H₁₀＋ C₄H₈（2分）
（2）①温度升高，反应速率加快，平衡右移（2分）  ②4×10^－6（2分）
（3）①该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不能自发进行（2分） 
②CO+H₂O－2e^－=CO₂+2H⁺（2分）
（4）－746（2分）   （5） CH₃CH=CHCH₃＋2O₃2CH₃CHO ＋2O₂（2分）

试题分析：⑴根据C₈H₁₈在高温裂解产生丁烷和丁烯可写出该反应方程式；
⑵①由于生成NO的反应为吸热反应，温度升高，反应速率加快，平衡右移，导致单位时间内NO排放量越大；
②由于题目未告诉容器体积，令其体积为1L，注意数据的近似处理，平衡时： c(N₂)≈0.8mol/L, c(O₂) ≈0.2mol/L，c(NO)=8×10^-8mol/L，将数据代入K=c²(NO)÷[c(N₂)·c(O₂)]= 4×10^-6；
⑶①由于该反应是焓增，熵减的反应，由ΔG＝ΔH－TΔS，在任何温度下均不自发进行；
②CO在阳极上发生氧化反应，先根据得失电子守恒有CO－2e^－――CO₂，再根据电荷守恒有CO－2e^－――CO₂+2H⁺，最后根据原子守恒得CO+H₂O－2e^－=CO₂+2H⁺；
⑷将两式依次编号①②，将“②×2－①”得第三式，根据盖斯定律得第三式的反应热△H₃＝（－283kJ/mol）×2－（＋180kJ/mol）＝－746kJ·mol^－1；
⑸根据信息“2－丁烯与臭氧按物质的量之比为1：2反应生成乙醛及氧气”，应用原子守恒写出该反应方程式。