Question

汽車尾氣污染已成為一大公害。汽車內燃機中，汽油氣化后與空氣按一定比例混合進入汽缸，引擎用電火花引燃。汽油燃燒使氣缸內溫度迅速升高，氣體體積急劇膨脹，產生壓力推動活塞。燃燒時產生的有害氣體通過尾氣排出，從而污染大氣。為簡化討論，假設汽油的成分全部為辛烷，并假設空氣中氧氣的體積分數為20%，其余為氮氣。請回答下列問題：

(1)設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_____________。

(2)若辛烷與空氣的體積比大于a的最大值時，污染大氣的有害氣體相對增多的是_____________。

(3)若辛烷與空氣的體積比小于a的最大值時，則尾氣中所含污染大氣的有害氣體增多的是_____________，產生此氣體的化學方程式是____________________________。

(4)當辛烷與空氣的體積比小于a的最大值時，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。請你舉出一個不利的因素：_________________________________________________________________。

Answer 1

解析：此題是以環境污染及其防治為出發點進行命題的，立意較高，同時要求的思維強度也較大，但其知識的立足點卻較為基本。

(1)由辛烷的燃燒方程式2C₈H₁₈+25O₂16CO₂+18H₂O可知：當辛烷與氧氣按物質的量之比為2：25時恰好反應，由于氣化后的辛烷氣體與空氣是處于同溫同壓的條件下，故此，當辛烷與氧氣的體積比為2∶25時恰好反應，a的最大值應為=0.016。

(2)若辛烷與氧氣的體積比大于0.016時，即空氣不足，辛烷不能完全燃燒，將會產生大量的CO氣體。

(3)若辛烷與氧氣的體積比小于0.016時，即空氣過量，辛烷完全燃燒生成CO₂和水，而沒有污染大氣的有害氣體成分生成(因為CO₂不屬于大氣污染物)，此時我們必須轉換思維角度，從空氣的角度來思考問題，即可得出結論：氮氧化合物。

答案：(1)0.016

(2)CO

(3)NO和NO₂   N₂+O₂2NO，2NO+O₂2NO₂

(4)空氣量相對增大，排走時帶走的熱量較多，利用率有所降低