Question

【題目】汽車尾氣中含有CO、NO、NO2、碳氫化合物等多種污染物�；卮鹣铝袉栴}：

（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方程式為______________________________________________。

②部分化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

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

△H2=__________kJ·mol－1

（2）1573K時，N2+O22NO平衡常數(shù)為2. 0×10－6，若測得內燃機內平衡混合氣中氮氣、氧氣的物質的量分別為0. 2mol、0. 001mol，則生成NO的物質的量為__________mol，N2的轉化率為__________。

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

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

第一步：NO2(g)+NO2(g)→NO3(g)+NO(g) (慢反應)

第二步：NO3(g)+CO(g)→NO(g)+CO2(g) (快反應)

下列表述正確的是__________(填標號)

A. 反應速率與NO濃度有關 B. 反應速率與NO2濃度有關

C. 反應的中間產(chǎn)物只有NO3 D. 第二步反應活化能較高

Answer 1

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

【解析】

（1）依據(jù)蓋斯定律和反應熱與鍵能的關系計算；

（2）依據(jù)化學平衡常數(shù)公式計算可得；

（3）化學反應應用于實際工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時，不僅要考慮反應進行的程度，還要考慮反應進行的快慢，反應的快慢與反應活化能有關；

(4) 化學反應速率取決于慢反應，由題意可知反應分兩步進行，反應速率取決于第一步慢反應，即與NO2濃度有關。

（1）①燃燒熱是指在101kP時，1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量，此時C元素要燃燒生成二氧化碳，H元素要轉化為液態(tài)水，將已知熱化學方程式編號為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將已知熱化學方程式編號為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）設生成NO的物質的量為amol，內燃機燃燒室的體積為VL，由反應的平衡常數(shù)公式可得K===2. 0×10－6，解得a=2 0×10-5mol，則起始N2的物質的量為（2.0+×2 0×10-5）mol≈2.0mol，轉化率為×100%=0. 005%，故答案為：2 0×10-5；0. 005%；

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

(4) 化學反應速率取決于慢反應，由題意可知反應分兩步進行，反應速率取決于第一步慢反應，即與NO2濃度有關。

A、NO是生成物,，NO的濃度與該反應速率沒有直接關系，故錯誤；

B、反應分兩步進行，反應速率取主要取決于“慢反應”，則NO2的濃度影響該反應速率，故正確；

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

D、反應活化能越高反應速率越慢，第一步反應是慢反應，第二步反應是快反應，則第二步 反應的活化能較小，故錯誤；

BC正確，故答案為：BC。