Question

（14分）汽車在現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）設汽油成分為C₈H₁₈，若在氣缸中汽油高溫裂解產生丁烷和丁烯，寫出該反應的化學方程
   。
（2）氣缸中生成NO的反應為：N₂(g)+O₂(g)  2NO(g) △H ＞0
①汽車啟動后，氣缸內溫度越高，單位時間內NO排放量越大，原因是   。
②1mol空氣中含有0.8molN₂和0.2molO₂，1300℃時在含1mol空氣的密閉容器內反應達到平衡。測得NO為8×10^－4mol。計算該溫度下的平衡常數K≈   。
（3）尾氣中的CO主要來自于汽油不完全燃燒。
①有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)+O₂(g)  △H=+221kJ·mol^－1, 簡述該設想能否實現的依據：   。
②測量汽車尾氣的濃度常用電化學氣敏傳感器，其中CO傳感器可用下圖簡單表示，則陽極發生的電極反應為   。

（4）在汽車尾氣系統中安裝催化轉換器，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) ＋1/2O₂(g)= CO₂(g)             △H₂=－283kJ/mol
2NO(g)＋ 2CO(g) = 2CO₂(g) ＋ N₂(g)   △H₃
則△H₃ =   kJ·mol^－1。
（5）光化學煙霧（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生光化學反應生成的二次污染物。寫出2－丁烯與臭氧按物質的量之比為1：2反應生成乙醛及氧氣的化學方程式   。

Answer 1

（1）C₈H₁₈C₄H₁₀＋ C₄H₈（2分）
（2）①溫度升高，反應速率加快，平衡右移（2分）  ②4×10^－6（2分）
（3）①該反應是焓增、熵減的反應，任何溫度下均不能自發進行（2分） 
②CO+H₂O－2e^－=CO₂+2H⁺（2分）
（4）－746（2分）   （5） CH₃CH=CHCH₃＋2O₃2CH₃CHO ＋2O₂（2分）

解析試題分析：⑴根據C₈H₁₈在高溫裂解產生丁烷和丁烯可寫出該反應方程式；
⑵①由于生成NO的反應為吸熱反應，溫度升高，反應速率加快，平衡右移，導致單位時間內NO排放量越大；
②由于題目未告訴容器體積，令其體積為1L，注意數據的近似處理，平衡時： c(N₂)≈0.8mol/L, c(O₂) ≈0.2mol/L，c(NO)=8×10^-8mol/L，將數據代入K=c²(NO)÷[c(N₂)·c(O₂)]= 4×10^-6；
⑶①由于該反應是焓增，熵減的反應，由ΔG＝ΔH－TΔS，在任何溫度下均不自發進行；
②CO在陽極上發生氧化反應，先根據得失電子守恒有CO－2e^－――CO₂，再根據電荷守恒有CO－2e^－――CO₂+2H⁺，最后根據原子守恒得CO+H₂O－2e^－=CO₂+2H⁺；
⑷將兩式依次編號①②，將“②×2－①”得第三式，根據蓋斯定律得第三式的反應熱△H₃＝（－283kJ/mol）×2－（＋180kJ/mol）＝－746kJ·mol^－1；
⑸根據信息“2－丁烯與臭氧按物質的量之比為1：2反應生成乙醛及氧氣”，應用原子守恒寫出該反應方程式。
考點：考查化學反應原理。