Question

18．汽車尾氣污染已成為一大公害，汽車內(nèi)燃機(jī)中，汽油氣化后與空氣按一定比例混合進(jìn)入氣缸，引擎用電火花引燃，汽油燃燒使氣缸內(nèi)溫度迅速升高，氣體體積急劇膨脹，產(chǎn)生壓力推動(dòng)活塞，燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體通過尾氣排出，從而污染大氣，為簡(jiǎn)化討論，假設(shè)汽油的成分全部為辛烷，并假設(shè)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%，其余為氦氣，請(qǐng)回答下列問題：
（1）設(shè)辛烷氣體與空氣的體積比為a，要使辛烷完全燃燒，則a的最大值為0.016；
（2）若辛烷與空氣的體積比大于a的最大值時(shí)，污染大氣的有害氣體相對(duì)增多的是CO；
（3）若辛烷與空氣的體積比小于a的最大值時(shí)，則尾氣中所含污染大氣的有害氣體增多的是NO、NO₂，產(chǎn)生此氣體的化學(xué)方程式是N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO，2NO+O₂═2NO₂；
（4）當(dāng)辛烷與空氣的體積比小于a的最大值時(shí)，從能量角度來分析，有利也有弊，如其有利的因素是氧氣過量，有利于汽油完全燃燒，提高能源利用率，請(qǐng)你舉出一個(gè)不利的因素：空氣量相對(duì)增大，排走時(shí)帶走的熱量較多，利用率有所降低．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)方程式計(jì)算出辛烷與氧氣恰好反應(yīng)時(shí)，辛烷與空氣的體積比．
（2）辛烷與空氣的體積比＞a的最大值時(shí)，氧氣不足，會(huì)產(chǎn)生CO有毒氣體；
（3）辛烷與空氣體積比＜a的最大值時(shí)，氧氣過量，會(huì)產(chǎn)生NO、NO₂；
（4）當(dāng)空氣用量過大時(shí)，排出空氣時(shí)會(huì)帶走較多熱量，從而降低了能量的利用率．

解答 解：（1）辛烷完全燃燒的反應(yīng)為：2C₈H₁₈+25O₂$\stackrel{點(diǎn)燃}{→}$16CO₂+18H₂O，則：$\frac{V（{C}_{8}{H}_{18}）}{\frac{1}{5}V（空氣）}$=$\frac{2}{25}$，整理可得：a=$\frac{V（{C}_{18}{H}_{18}）}{V（空氣）}$=$\frac{2}{25}$×$\frac{1}{5}$=0.016，
故答案為：0.016；
（2）若辛烷與氧氣的體積比大于0．016時(shí)，氧氣不足，除生成CO₂和H₂O外，還會(huì)產(chǎn)生CO有毒氣體，污染大氣，
故答案為：CO；
（3）若辛烷與氧氣的體積比大于0．016時(shí)，氧氣過量，在放電條件下，發(fā)生反應(yīng)：N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO，2NO+O₂═2NO₂，會(huì)產(chǎn)生NO、NO₂有毒氣體，污染大氣，
故答案為：NO、NO₂；N₂+O₂$\frac{\underline{\;放電\;}}{\;}$2NO，2NO+O₂═2NO₂；
（4）當(dāng)辛烷與空氣的體積比小于a的最大值時(shí)，從能量角度來分析，有利也有弊，如其有利的因素是氧氣過量，有利于汽油完全燃燒，提高能源利用率，但是也有弊端，如：空氣量相對(duì)增大，排走時(shí)帶走的熱量較多，利用率有所降低，
故答案為：空氣量相對(duì)增大，排走時(shí)帶走的熱量較多，利用率有所降低．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有關(guān)范圍討論的計(jì)算，題目難度中等，試題以環(huán)境污染及其防治為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行命題，立意較高，同時(shí)要求的思維強(qiáng)度也較大，但其知識(shí)的立足點(diǎn)卻較為基本，充分考查學(xué)生靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．