Question

在汽車尾氣系統(tǒng)中安裝催化轉(zhuǎn)換器，可有效減少尾氣中的CO、NO、NO₂和碳?xì)浠�合物等廢氣．在轉(zhuǎn)換器的前半部，CO和氮氧化物（NO_x）在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，生成CO₂和N₂；在轉(zhuǎn)換器的后半部，殘余的烴和尚未反應(yīng)的CO在催化劑的作用下被氧化生成CO₂和H₂O．

（1）寫出在催化轉(zhuǎn)換器的前半部所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式（氮氧化物以NO_x表示）

2NO_x+2xCO

催化劑 .

△

N₂+2xCO₂

．
（2）若汽油（以辛烷計(jì)）進(jìn)入氣缸的速率為n mol?s^-1，空氣（假設(shè)空氣中N₂和O₂體積比為4：1）進(jìn)入汽缸的速率為m mol?s^-1，則理論上催化轉(zhuǎn)換器排出CO₂的速率為：

8n

mol?s^-1．
（3）假定進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器的氮氧化物的物質(zhì)的量為a，CO物質(zhì)的量為b，碳?xì)浠�合物（以庚烷�?jì)）物質(zhì)的量為c．求：
①在催化轉(zhuǎn)換器的前半部消耗CO物質(zhì)的量的范圍

a＜n（CO）＜2a

．
②在催化轉(zhuǎn)換器的后半部消耗O₂物質(zhì)的量的范圍

b-2a

2

+11c＜n（O₂）＜

b-a

2

+11c

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
（2）根據(jù)方程式中物質(zhì)之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算；
（3）①根據(jù)方程式中氮氧化物和一氧化碳的關(guān)系式采用極限法進(jìn)行計(jì)算；
②根據(jù)一氧化碳、庚烷分別和氧氣的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算．

解答：解：（1）該反應(yīng)中反應(yīng)物是氮氧化物和一氧化碳，生成物是氮?dú)夂投�氧化碳，反�?yīng)條件是催化劑和加熱，所以該反應(yīng)方程式為：2NO_x+2xCO

催化劑 .

△

 N₂+2xCO₂，故答案為：2NO_x+2xCO

催化劑 .

△

 N₂+2xCO₂；
（2）辛烷和氧氣的反應(yīng)方程式為：C₈H₁₈+

27

2

O₂

催化劑 .

△

8CO₂+9H₂O，設(shè)二氧化碳的排出速率為x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_x+2xCO

催化劑 .

△

 N₂+2xCO₂
當(dāng)x=1時(shí)，根據(jù)NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物質(zhì)的量是amol，當(dāng)x=2時(shí)，根據(jù)NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物質(zhì)的量是2amol，實(shí)際上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物質(zhì)的量為
a＜n（CO）＜2a，故答案為：a＜n（CO）＜2a；
②通過①知剩余的CO的物質(zhì)的量為b-2a＜n（CO）＜b-a，根據(jù)2CO+O₂

催化劑 .

△

2CO₂知，需要氧氣的物質(zhì)的量為

b-2a

2

＜n（O₂）＜

b-a

2

，
根據(jù)C₇H₁₆+11O₂

催化劑 .

△

7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧氣的物質(zhì)的量為：

b-2a

2

+11c＜n（O₂）＜

b-a

2

+11c，
故答案為：

b-2a

2

+11c＜n（O₂）＜

b-a

2

+11c．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，能正確書寫方程式是解本題關(guān)鍵，難度不大．