Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NO、NO2、碳?xì)浠�合物等多種污染物�；卮鹣铝袉栴}：

（1）汽車燃料中不含氮元素，尾氣中所含NO產(chǎn)生的原因是____________________。

（2）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：

△H2=__________kJ·mol－1

（3）1573K時(shí)，N2+O22NO平衡常數(shù)為2.0×10－6，若測(cè)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__________。

（4）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____________________。

（5）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】高溫下空氣中的氮?dú)馀c氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的 C8H18 (l) +O2 (g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) ΔH=-5518 kJ·mol-1 +196 2.0×10-5 0.005% 該反應(yīng)活化能高，反應(yīng)速率慢 尋找耐高溫的催化劑 BC

【解析】

(1)高溫條件下空氣中N2與O2化合生成NO。

(2) 101kPa下，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所放出的熱量稱為燃燒熱，結(jié)合蓋斯定律寫出熱化學(xué)方程式。利用反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系：反應(yīng)熱△H =反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能來計(jì)算△H2。

(3)根據(jù)反應(yīng)N2+O22NO的平衡常數(shù)表達(dá)式K=計(jì)算。

(4)一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于實(shí)際時(shí)，不僅要考慮反應(yīng)進(jìn)行的程度（熱力學(xué)），而且要考慮反應(yīng)進(jìn)行得快慢即反應(yīng)速率（動(dòng)力學(xué)）。

(5)如果一個(gè)反應(yīng)有幾個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成，反應(yīng)速率取決于最慢的基元反應(yīng)。

(1)高溫條件下空氣中N2與O2化合生成NO， N2+O22NO。

(2)①給相關(guān)的熱化學(xué)方程式編號(hào)[1]2C8H18(1)+25O2(g)=16CO2(g)+18H2O(g),△H1=－10244kJ·mol－1；[2] H2O(1)=H2O(g),△H=+44kJ·mol－1。根據(jù)燃燒熱的含義和蓋斯定律，將[1]÷2－[2]×9得C8H18(1)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1), △H=－10244kJ·mol－1÷2－44kJ·mol－1×9=-5518 kJ·mol－1，則表示辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C8H18(1)+O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1), △H=-5518 kJ·mol－1。②給相關(guān)熱方程式編號(hào)[3]N2(g)+O2(g)=2NO(g),△H2；[4]2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g),△H3=－746kJ·mol－1。將[3]+[4]得2CO(g)+O2(g)=2CO2, △H2+△H3，根據(jù)反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系有：△H2+△H3=(2×1076kJ/mol+494kJ/mol)－2×2×799kJ/mol=－550kJ/mol，由此得△H2=-550kJ/mol－△H3=-550kJ/mol－(-746kJ/mol)=+196kJ/mol。

(3)設(shè)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)平衡混合氣體中NO的物質(zhì)的量為x，且內(nèi)燃機(jī)燃燒室的容積為VL，根據(jù)反應(yīng)N2+O22NO平衡常數(shù)表達(dá)式得K===2.0×10－6，解得x=2.0×10－5mol即平衡混合氣體中NO的物質(zhì)的量為2.0×10－5mol。根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)量關(guān)系知，生成2.0×10－5molNO時(shí)消耗N2的物質(zhì)的量=×2.0×10－5mol=1.0×10－5mol，未反應(yīng)N2的物質(zhì)的量為0.2mol，反應(yīng)前N2的物質(zhì)的量=0.2mol+1.0×10－5mol≈0.2mol，該反應(yīng)中N2的轉(zhuǎn)化率=×100%=0.005%。

(4)一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于實(shí)際時(shí)，不僅要考慮反應(yīng)進(jìn)行的程度，而且要考慮反應(yīng)進(jìn)行得快慢即反應(yīng)速率，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，原因是該反應(yīng)活化能高，反應(yīng)速率慢。提高反應(yīng)速率最有效的措施是尋找合適的催化劑，所以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。

(5)A. NO是生成物，所以NO的濃度與該反應(yīng)速率沒有直接關(guān)系，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B. 反應(yīng)NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)分兩步進(jìn)行，主要取決于“慢反應(yīng)”的步驟，所以NO2的濃度影響該反應(yīng)速率，B項(xiàng)正確；C.由兩步反應(yīng)看出，反應(yīng)物中和最終產(chǎn)物中都沒有NO3，所以反應(yīng)中間產(chǎn)物只有NO3，C項(xiàng)正確；D.因第二步NO3(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g)是快反應(yīng)，所以第二步反應(yīng)的活化能很小，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選BC。