Question

汽車在現(xiàn)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(shè)汽油成分為C₈H₁₈，若在氣缸中汽油高溫裂解產(chǎn)生丁烷和丁烯，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

 

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（2）氣缸中生成NO的反應(yīng)為：N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H＞0
①汽車啟動后，氣缸內(nèi)溫度越高，單位時間內(nèi)NO排放量越大，原因是

 

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②1mol空氣中含有0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃時在含1mol空氣的密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡，測得NO為8×10^-4mol．計算該溫度下的平衡常數(shù)K≈

 

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（3）尾氣中的CO主要來自于汽油不完全燃燒．
①有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H=+221kJ?mol^-1，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)的依據(jù)：

 

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②測量汽車尾氣的濃度常用電化學(xué)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(yīng)為

 

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（4）在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)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

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol
2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₃
則△H₃=

 

kJ?mol^-1．
（5）光化學(xué)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(xué)反應(yīng)生成的二次污染物．寫出2-丁烯與臭氧按物質(zhì)的量之比為1：2反應(yīng)生成乙醛及氧氣的化學(xué)方程式

 

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Answer 1

考點：反應(yīng)熱和焓變,用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的計算,化學(xué)電源新型電池

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

分析：（1）依據(jù)汽油分解生成丁烷和丁烯，結(jié)合原則守恒書寫化學(xué)方程；
（2）①依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素分析判斷；
②結(jié)合化學(xué)三段式列式計算平衡濃度，平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度的冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積計算；
（3）①依據(jù)反應(yīng)自發(fā)進行的條件是△H-T△S＜0分析判斷；
②依據(jù)電解原理分析，陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式，得到反應(yīng)焓變；
（5）2-丁烯與臭氧按物質(zhì)的量之比為1：2反應(yīng)生成乙醛及氧氣，結(jié)合原則守恒書寫配平化學(xué)方程式，注意反應(yīng)條件；

解答： 解：（1）設(shè)汽油成分為C₈H₁₈，若在氣缸中汽油高溫裂解產(chǎn)生丁烷和丁烯，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程為：C₈H₁₈

高溫

C₄H₁₀+C₄H₈；
故答案為：C₈H₁₈

高溫

C₄H₁₀+C₄H₈；
（2）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H＞0，反應(yīng)時氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移，單位時間內(nèi)NO排放量越大；
故答案為：溫度升高，反應(yīng)速率加快，平衡右移；
②1mol空氣中含有0.8mol N₂和0.2mol O₂，1300℃時在含1mol空氣的密閉容器內(nèi)反應(yīng)達到平衡．測得NO為8×10^-4mol．
              N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）
起始量（mol） 0.8    0.2        0
變化量（mol） 4×10^-4 4×10^-4 8×10^-4
平衡量（mol） 0.8-4×10^-4 0.2-4×10^-4 8×10^-4
反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，用氣體物質(zhì)的量代替平衡濃度計算平衡常數(shù)K=

(8×10-4)2

(0.8-4×10-4)?(0.2-4×10-4)

≈4×10^-6；
故答案為：4×10^-6；
（3）①2CO（g）═2C（s）+O₂（g）△H=+221kJ?mol^-1，反應(yīng)是焓變增大，熵變減小的反應(yīng)，△H＞0，△S＜0，則△H-T△S＞0，反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進行；
故答案為：該反應(yīng)是焓增、熵減的反應(yīng)，任何溫度下均不能自發(fā)進行；
②陽極是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)，結(jié)合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳同時生成氫離子，電極反應(yīng)為：CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺；
故答案為：CO+H₂O-2e^-=CO₂+2H⁺；
（4）①N₂（g）+O₂（g）═2NO（g）△H₁=+180kJ/mol
②CO（g）+

1

2

O₂（g）═CO₂（g）△H₂=-283kJ/mol
依據(jù)蓋斯定律計算②×2-①得到：2NO（g）+2CO（g）═2CO₂（g）+N₂（g）△H₃ =-746KJ/mol；
故答案為：-746；
（5）2-丁烯與臭氧按物質(zhì)的量之比為1：2反應(yīng)生成乙醛及氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH₃CH=CHCH₃+2O₃

紫外線

2CH₃CHO+2O₂；
故答案為：CH₃CH=CHCH₃+2O₃

紫外線

2CH₃CHO+2O₂．

點評：本題考查了化學(xué)方程式書寫，電解原理的分析應(yīng)用，反應(yīng)自發(fā)進行的判斷依據(jù)，熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．