（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）

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C 8 H 18 ，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：N 2 (g)+O 2 (g) 2NO(g) △H ＞0①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0.8molN 2 和0.2molO 2 ，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 －4 mol。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)+O 2 (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：N 2 (g)＋O 2 (g)=2NO(g) △H 1 =＋180kJ/molCO(g) ＋1/2O 2 (g)= CO 2 (g) △H 2 =－283kJ/mol2NO(g)＋ 2CO(g) = 2CO 2 (g) ＋ N 2 (g) △H 3 则△H 3 = 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）C 8 H 18 C 4 H 10 ＋ C 4 H 8 （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+H 2 O－2e － =CO 2 +2H + （2分） （4）－746（2分）   （5） CH 3 CH=CHCH 3 ＋2O 3 2CH 3 CHO ＋2O 2 （2分）

试题分析：⑴根据C 8 H 18 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(N 2 )≈0.8mol/L, c(O 2 ) ≈0.2mol/L，c(NO)=8×10 -8 mol/L，将数据代入K=c 2 (NO)÷[c(N 2 )·c(O 2 )]= 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 － ――CO 2 ，再根据电荷守恒有CO－2e － ――CO 2 +2H + ，最后根据原子守恒得CO+H 2 O－2e － =CO 2 +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△H 3 ＝（－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。