Question

空燃比是指汽車發(fā)動機中燃燒1kg燃料消耗的空氣質(zhì)量（kg），它是影響汽車尾氣污染物含量的最基本因素．而理想空燃比是指燃料與氧氣恰好完全燃燒時的1kg燃料所消耗空氣的質(zhì)量．回答下列問題[為簡化計算，設(shè)汽油的成分為辛烷（C₈H₁₈），空氣中只含有氮氣和氧氣，氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為20%]：
（1）氧氣在空氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

，（計算結(jié)果取三位有效數(shù)字，下同）；
（2）計算該燃料的理想空燃比

 

；
（3）若燃燒過程中除CO₂外，還有CO生成，說明實際空燃比

 

（填“＞”、“＜”或“=”）理想空燃比．若產(chǎn)物中CO與CO₂的體積比1：7，計算實際空燃比；
（4）若燃燒產(chǎn)生的尾氣冷卻后，測得其中CO的體積分?jǐn)?shù)為x，計算：
①燃燒1mol燃料生成CO的物質(zhì)的量α（用x表示）；
②實際空燃比y（用x表示）．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算,元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算

專題：

分析：（1）氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為20%，氮氣的體積占80%，設(shè)空氣為1L，則氧氣質(zhì)量為

1L×20%

Vm

×32g/mol，空氣質(zhì)量為

1L×20%

Vm

×32g/mol+

1L×80%

Vm

×28g/mol；
（2）理想空燃比是指燃料與氧氣恰好完全燃燒時的1kg燃料所消耗空氣的質(zhì)量，由C₈H₁₈+

25

2

O₂

點燃

8CO₂+9H₂O計算1kg消耗的空氣；
（3）若燃燒過程中除CO₂外，還有CO生成，則燃燒不充分，消耗空氣減小；若產(chǎn)物中CO與CO₂的體積比為1：7，結(jié)合C₈H₁₈+12O₂

點燃

7CO₂+CO+9H₂O計算；
（4）①C₈H₁₈+

25-α

2

O₂

點燃

（8-α）CO₂+αCO+9H₂O，燃燒1mol燃料產(chǎn)生的尾氣中氮氣的物質(zhì)的量為

25-α

2

×

80%

20%

=50-2α，根據(jù)CO的體積分?jǐn)?shù)x=

α

50-2α+8

計算；
②由C₈H₁₈+

25-α

2

O₂

點燃

（8-α）CO₂+αCO+9H₂O求出1kg辛烷燃燒消耗氧氣的質(zhì)量，氮氣的物質(zhì)的量為氧氣的四倍，從而計算氮氣的質(zhì)量，二者的和為實際空燃比y．

解答： 解：（1）氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為20%，氮氣的體積占80%，設(shè)空氣為1L，則氧氣質(zhì)量為

1L×20%

Vm

×32g/mol，空氣質(zhì)量為

1L×20%

Vm

×32g/mol+

1L×80%

Vm

×28g/mol，則氧氣在空氣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

32×20%

32×20%+28×80%

×100%=22.2%，
故答案為：23.2%；
（2）理想空燃比是指燃料與氧氣恰好完全燃燒時的1kg燃料所消耗空氣的質(zhì)量，由C₈H₁₈+

25

2

O₂

點燃

8CO₂+9H₂O可知，設(shè)消耗氧氣質(zhì)量為y，則
C₈H₁₈+

25

2

O₂

點燃

8CO₂+9H₂O
114   

25

2

×32
1kg     y
y=3.5088kg，
理想空燃比為

3.5088kg

22.2%

=15.8kg，
故答案為：15.8；
（3）若燃燒過程中除CO₂外，還有CO生成，則燃燒不充分，消耗空氣減小，則實際空燃比＜理想空燃比；若產(chǎn)物中CO與CO₂的體積比為1：7，設(shè)消耗氧氣質(zhì)量為z，則
C₈H₁₈+12O₂

點燃

7CO₂+CO+9H₂O
114  12×32
1kg    z
z=3.3684kg，
實際空燃比為

3.3684kg

22.2%

=15.2，
故答案為：＜；15.2；
（4）①C₈H₁₈+

25-α

2

O₂

點燃

（8-α）CO₂+αCO+9H₂O，燃燒1mol燃料產(chǎn)生的尾氣中氮氣的物質(zhì)的量為

25-α

2

×

80%

20%

=50-2α，根據(jù)CO的體積分?jǐn)?shù)x=

α

50-2α+8

，α=

58x

1+2x

，
答：燃燒1mol燃料生成CO的物質(zhì)的量α=

58x

1+2x

；
②設(shè)1kg辛烷燃燒消耗氧氣的質(zhì)量為m kg，則
C₈H₁₈+

25-α

2

O₂

點燃

（8-α）CO₂+αCO+9H₂O
114  

25-α

2

×32
1       m
m=

25-α 2 ×32

114

=

16×(25-α)

114

=

16×(25- 58x 1+2x )

114

=

12.5-4x

114(1+2x)

×32，
氮氣的質(zhì)量為

12.5-4x

114(1+2x)

×4×28kg，
總共消耗空氣的質(zhì)量為

12.5-4x

114(1+2x)

×32kg+

12.5-4x

114(1+2x)

×4×28kg=

144(12.5-4x)

114(1+2x)

kg=

72(12.5-4x)

57(1+2x)

kg，
即實際空燃比y=

72(12.5-4x)

57(1+2x)

．
答：實際空燃比y=

72(12.5-4x)

57(1+2x)

．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，為高頻考點，把握燃燒通式及物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與計算能力的考查，計算較繁瑣，題目難度較大．