Question

汽车尾气中含有CO、NO、NO₂、碳氢化合物等多种污染物。回答下列问题：

(1)汽车燃料中不含氮元素，尾气中所含NO产生的原因是_________________________(用化学方程式表示)。

(2)已知：2C₄H₁₀(g)＋13O₂(g)＝8CO₂(g)＋10H₂O(g)  △H₁＝－5316 kJ·mol^－1

N₂(g)＋O₂(g)＝2NO(g)  △H₂

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

①若H₂O(l)＝H₂O(g)  △H＝＋44 kJ·mol^－1，则表示正丁烷燃烧热的热化学方程式为__________________。

②部分化学键键能数据为：氧分子中氧氧键的键能为494 kJ·mol^－1；C＝O的键能为799 kJ·mol^－1；CO分子中碳氧键的键能为1076 kJ·mol^－1;请计算出反应2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g)的△H＝______________kJ·mol^－1,由此可以计算△H₂＝__________kJ·mol^－1

(3)1573K时，N₂＋O₂2NO平衡常数为2.0×10^－6，若测得内燃机内平衡混合气中氮气、氧气的物质的量分别为0.2mol、0.001mol，则生成NO的物质的量为_____________mol，N₂的转化率为____________。

(4)T<500K时，反应NO₂(g)＋CO(g)＝NO(g)＋CO₂(g)分两步进行：

第一步：NO₂(g)＋NO₂(g)＝NO₃(g)＋NO(g)  (慢反应)

第二步：NO₃(g)＋CO(g)＝NO(g)＋CO₂(g)  (快反应)

下列表述正确的是__________(填标号)

A.反应速率与NO₂浓度有关     B.反应速率与NO浓度有关

C.反应的中间产物只有NO₃     D.第一步反应活化能较低

Answer

N2+O22NO C4H10(g) +O2 (g) = 4CO2(g) + 5H2O(l) ΔH=-2878 kJ·mol-1 -550 +196 2.0×10-5 0.005% AC

【解析】

（1）进入气缸的气体是空气，含有氮气和氧气在高温下反应；

（2）①根据盖斯定律计算；

②△H＝反应物的总键能-生成物的总键能；

（3）利用平衡常数和三段式进行计算；

（4）利用反应原理分析；

（1）进入气缸的气体是空气，含有氮气和氧气在高温下反应生成一氧化氮，污染空气，方程式是N2+O22NO ，

故答案是：N2+O22NO ；

（2）① ①2C4H10(g)＋13O2(g)＝8CO2(g)＋10H2O(g) △H1＝－5316 kJ·mol－1

②H2O(l)＝H2O(g) △H＝＋44 kJ·mol－1，

（①-②×10）÷2得

C4H10(g) +O2 (g) = 4CO2(g) + 5H2O(l) ΔH=-2878 kJ·mol-1

故答案为：C4H10(g) +O2 (g) = 4CO2(g) + 5H2O(l) ΔH=-2878 kJ·mol-1 ；

②△H＝反应物的总键能-生成物的总键能=2×1076 kJ·mol－1+494 kJ·mol－1-2×2×799 kJ·mol－1=-550 kJ·mol－1；

①2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H＝-550kJ·mol－1

②2NO(g)＋2CO(g)＝N2(g)＋2CO2(g) △H3＝－746 kJ·mol－1

有盖斯定律得：①-②得N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H2=196 kJ·mol－1

故答案为：-550；+196；c(NO)2

（3） N2＋O22NO，K===2.0×10－6，解得n(NO)=2.0×10－5，

消耗的氮气的物质的量是1.0×10－5，氮气的转化率=×100%= 0.005%

故答案为：2.0×10-5 ；0.005%；

（4）A.第一步是慢反应，决定整个反应的速率快慢，所以反应速率与二氧化氮的浓度有关，故A正确；

B.第二步是快反应，不能决定整个反应速率，故反应速率与一氧化氮的浓度无关，故B错误；

C.第一步反应生成的有三氧化氮，三氧化氮又作了第二个反应的反应物，所以是中间产物，故C正确；

D.第一步反应较慢，说明活化能较高，故D错误；

故选：AC。