Question

空燃比是指汽车发动机中燃烧1kg燃料消耗的空气质量（kg），它是影响汽车尾气污染物含量的最基本因素．而理想空燃比是指燃料与氧气恰好完全燃烧时的1kg燃料所消耗空气的质量．回答下列问题（为简化计算，设汽油的成分为辛烷（C₈H₁₈），空气的平均相对分子质量为29）：
（1）氧气在空气中的质量百分含量为

 

（计算结果取三位有效数字，下同）；
（2）计算该燃料的理想空燃比

 

；
（3）若燃烧过程中除CO₂外，还有CO生成，说明实际空燃比

 

（填“＞”、“＜”、“=”）理想空燃比．若产物中CO与CO₂的体积比为1：7，计算实际空燃比

 

；
（4）若产物中CO与CO₂的体积比为x，计算实际空燃比Y（用x表示）

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：

分析：（1）氧气在空气中的体积分数为21%，设空气为1L，则氧气质量为

1L×21%

Vm

×32g/mol，空气质量为

1L

Vm

×29g/mol；
（2）理想空燃比是指燃料与氧气恰好完全燃烧时的1kg燃料所消耗空气的质量，由C₈H₁₈+

25

2

O₂

点燃

8CO₂+9H₂O计算1kg消耗的空气；
（3）若燃烧过程中除CO₂外，还有CO生成，则燃烧不充分，消耗空气减小；若产物中CO与CO₂的体积比为1：7，结合C₈H₁₈+12O₂

点燃

7CO₂+CO+9H₂O计算；
（4）产物中CO与CO₂的体积比为x，n（CO）：n（CO₂）=x，n（CO）+n（CO₂）=8，n（CO）=

8x

1+x

，n（CO₂）=

8

1+x

，结合C₈H₁₈+

25 2 + 17x 2

(1+x)

O₂

点燃

8

1+x

CO₂+

8x

1+x

CO+9H₂O计算．

解答： 解：（1）氧气在空气中的体积分数为21%，设空气为1L，则氧气质量为

1L×21%

Vm

×32g/mol，空气质量为

1L

Vm

×29g/mol，则氧气在空气中的质量百分含量为

32×21%

29

×100%=23.2%，故答案为：23.2%；
（2）理想空燃比是指燃料与氧气恰好完全燃烧时的1kg燃料所消耗空气的质量，由C₈H₁₈+

25

2

O₂

点燃

8CO₂+9H₂O可知，设消耗氧气质量为y，则
C₈H₁₈+

25

2

O₂

点燃

8CO₂+9H₂O
114   

25

2

×32
1         y
y=3.5088kg，
理想空燃比为

3.5088g

23.2%

=15.1，
故答案为：15.1；
（3）若燃烧过程中除CO₂外，还有CO生成，则燃烧不充分，消耗空气减小，则实际空燃比＜理想空燃比；若产物中CO与CO₂的体积比为1：7，设消耗氧气质量为z，则
C₈H₁₈+12O₂

点燃

7CO₂+CO+9H₂O
114  12×32
1      z
z=3.3684kg，
实际空燃比为

3.3684kg

23.2%

=14.5，
故答案为：＜；14.5；
（4）产物中CO与CO₂的体积比为x，n（CO）：n（CO₂）=x，n（CO）+n（CO₂）=8，n（CO）=

8x

1+x

，n（CO₂）=

8

1+x

，则
C₈H₁₈+

25 2 + 17x 2

(1+x)

O₂

点燃

8

1+x

CO₂+

8x

1+x

CO+9H₂O
114     32×

25 2 + 17x 2

(1+x)

1          n
n=

32× 25 2 + 17x 2 (1+x)

114

=

200+136x

57+57x

，
实际空燃比Y=

n

23.2%

=

(15.12+10.28x)

(1+x)

，
故答案为：

(15.12+10.28x)

(1+x)

．

点评：本题考查化学反应方程式的计算，为高频考点，把握燃烧通式及物质的质量关系为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，计算较繁琐，题目难度不大．