Question

【题目】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式____

（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

【答案】（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）

【解析】

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。