Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NO、NO2、碳?xì)浠�合物等多種污染物。回答下列問題：

（1）已知：2C8H18(1)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g) △H1=－10244kJ·mol－1

N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H3=－746kJ·mol－1

①若H2O(1)=H2O(g) △H=+44kJ·mol－1，則表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為______________________________________________。

②部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	O=O	C=O	C≡O
E/(kJ·mol)	494	799	1076

△H2=__________kJ·mol－1

（2）1573K時(shí)，N2+O22NO平衡常數(shù)為2. 0×10－6，若測得內(nèi)燃機(jī)內(nèi)平衡混合氣中氮?dú)�、氧氣的物質(zhì)的量分別為0. 2mol、0. 001mol，則生成NO的物質(zhì)的量為__________mol，N2的轉(zhuǎn)化率為__________。

（3）反應(yīng)NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)的平衡常數(shù)為1. 68×1060，從熱力學(xué)角度看，該反應(yīng)程度應(yīng)該很大，實(shí)際汽車尾氣中該反應(yīng)的程度很小，原因是________________，要增大汽車尾氣凈化裝置中單位時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的程度，關(guān)鍵是要_____________。

（4）T<500K時(shí)，反應(yīng)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分兩步進(jìn)行：

第一步：NO2(g)+NO2(g)→NO3(g)+NO(g) (慢反應(yīng))

第二步：NO3(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) (快反應(yīng))

下列表述正確的是__________(填標(biāo)號(hào))

A. 反應(yīng)速率與NO濃度有關(guān) B. 反應(yīng)速率與NO2濃度有關(guān)

C. 反應(yīng)的中間產(chǎn)物只有NO3 D. 第二步反應(yīng)活化能較高

Answer 1

【答案】C8H18 (l) +O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) ΔH=-5518 kJ·mol-1 +196 2 0×10-5 0. 005% 反應(yīng)活化能高，反應(yīng)速率慢 找耐高溫的催化劑 BC

【解析】

（1）依據(jù)蓋斯定律和反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系計(jì)算；

（2）依據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)公式計(jì)算可得；

（3）化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于實(shí)際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，不僅要考慮反應(yīng)進(jìn)行的程度，還要考慮反應(yīng)進(jìn)行的快慢，反應(yīng)的快慢與反應(yīng)活化能有關(guān)；

(4) 化學(xué)反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)，由題意可知反應(yīng)分兩步進(jìn)行，反應(yīng)速率取決于第一步慢反應(yīng)，即與NO2濃度有關(guān)。

（1）①燃燒熱是指在101kP時(shí)，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量，此時(shí)C元素要燃燒生成二氧化碳，H元素要轉(zhuǎn)化為液態(tài)水，將已知熱化學(xué)方程式編號(hào)為①C8H18(1)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)△H1=－5122kJ·mol－1，②H2O(1)=H2O(g) △H2=+44kJ·mol－1，由蓋斯定律可知，①—9×②可得表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式C8H18 (l) +O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) ，則ΔH=△H1—9△H2=（－5122kJ·mol－1）—9×（+44kJ·mol－1）=-5518 kJ·mol-1，故答案為：C8H18 (l) +O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) ΔH=-5518 kJ·mol-1；

②將已知熱化學(xué)方程式編號(hào)為①N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2，②2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H3=－746kJ·mol－1，由蓋斯定律可知，①+②可得2CO(g) +O2(g)= 2CO2(g) △H=△H2+△H3，由題給鍵能數(shù)據(jù)可知△H=反應(yīng)物鍵能之和—生成物鍵能之和=（2×1076kJ/mol+494 kJ/mol）—2×2×799kJ/mol=—550 kJ/mol，則△H2=△H—△H3=—550 kJ/mol—（－746 kJ/mol）=+196 kJ/mol，故答案為：+196；

（2）設(shè)生成NO的物質(zhì)的量為amol，內(nèi)燃機(jī)燃燒室的體積為VL，由反應(yīng)的平衡常數(shù)公式可得K===2. 0×10－6，解得a=2 0×10-5mol，則起始N2的物質(zhì)的量為（2.0+×2 0×10-5）mol≈2.0mol，轉(zhuǎn)化率為×100%=0. 005%，故答案為：2 0×10-5；0. 005%；

（3）化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于實(shí)際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，不僅要考慮反應(yīng)進(jìn)行的程度，還要考慮反應(yīng)進(jìn)行的快慢，反應(yīng)NO(g)+CO(g)=N2(g)+CO2(g)在實(shí)際汽車尾氣中進(jìn)行的程度很小，可能的原因是該反應(yīng)活化能高，導(dǎo)致反應(yīng)速率慢，若要提高反應(yīng)速率最有效的措施是尋找合適的催化劑，降低反應(yīng)活化能，則要增大汽車尾氣凈化裝置中單位時(shí)間內(nèi)該反應(yīng)的程度，關(guān)鍵是要尋找耐高溫的催化劑，故答案為：反應(yīng)活化能高，反應(yīng)速率慢；找耐高溫的催化劑；

(4) 化學(xué)反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng)，由題意可知反應(yīng)分兩步進(jìn)行，反應(yīng)速率取決于第一步慢反應(yīng)，即與NO2濃度有關(guān)。

A、NO是生成物,，NO的濃度與該反應(yīng)速率沒有直接關(guān)系，故錯(cuò)誤；

B、反應(yīng)分兩步進(jìn)行，反應(yīng)速率取主要取決于“慢反應(yīng)”，則NO2的濃度影響該反應(yīng)速率，故正確；

C、由兩步反應(yīng)可知，第一步反應(yīng)中NO3為生成物，第二步反應(yīng)中NO3為反應(yīng)物，由總方程式NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)可知反應(yīng)物和最終產(chǎn)物中都沒有NO3，則NO3為反應(yīng)中間產(chǎn)物，故正確；

D、反應(yīng)活化能越高反應(yīng)速率越慢，第一步反應(yīng)是慢反應(yīng)，第二步反應(yīng)是快反應(yīng)，則第二步 反應(yīng)的活化能較小，故錯(cuò)誤；

BC正確，故答案為：BC。