高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册微项目 研究车用燃料及安全气囊——利用化学反应解决实际问题一课一练

第2章　化学键　化学反应规律

微项目　研究车用燃料及安全气囊

基础过关练

1.(2020辽宁锦州黑山中学高一下月考)已知汽车尾气无害化处理的反应为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是              (　　)

A.升高温度可使该反应的逆反应速率减小

B.使用高效催化剂可增大正反应速率

C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定

D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡

2.下列有关的燃料燃烧的说法正确的是 (　　)

A.使燃料充分燃烧空气的量越多越好

B.物质燃烧都需要氧气

C.煤、石油、天然气属于化石燃料,是可再生的能源

D.由图可知燃料A更适合做车用燃料

3.“E85”是含乙醇85%的乙醇汽油,科学家最近研究发现,大量使用“E85”可能导致大气中O3含量上升,将会对人体造成伤害。下列说法中正确的是              (　　)

A.“E85”是由两种物质组成一种燃料,属新能源

B.乙醇属于可再生能源

C.等质量的“E85”和汽油充分燃烧后放出的能量相等

D.推广使用乙醇汽油是为了减少温室气体排放

4.随着科技的发展越来越多元化,已知完全燃烧1 mol氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)分别释放出285.8 kJ、283.0 kJ、5 518.0 kJ、890.3 kJ热量,下列有关以上车用燃料的说法正确的是              (　　)

A.辛烷C8H18(g)来自石油,是一种可再生能源

B.相同质量的H2、CO、CH4、C8H18完全燃烧时,放出热量最多的是C8H18

C.氢气可作为未来车用能源的主要燃料

D.甲烷是一种清洁能源,燃烧时不产生任何污染

5.(2021广东珠海北师大附属外国语学校高三上月考)在汽车尾气净化装置里,气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示,下列说法正确的是              (　　)

A.反应中NO为氧化剂,N2为氧化产物

B.汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO和N2

C.NO和O2必须在催化剂表面才能反应

D.催化转化总反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2

6.道路千万条,安全第一条,行车不规范,亲人两行泪。减少交通事故除遵守交通法规、正确驾驶外,安全措施也极为重要。汽车的安全气囊内一般充入的是叠氮化钠(NaN3)、硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钾(KNO3)等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时,这些物质会迅速发生反应,产生大量气体,充满气囊,从而保护驾驶员和乘客的安全。

请回答下列问题:

(1)下列判断正确的是　　　　　。 

A.道路起雾与H2O分子的化学键断裂有关

B.NH4NO3、KNO3中含有化学键的类型相同

C.NaN3不会和酸性高锰酸钾或次氯酸钠溶液反应

D.NaN3、NH4NO3固体在储存和使用时都必须格外小心,以免发生爆炸

(2)汽车的安全气囊内叠氮化钠爆炸过程中的能量变化如图所示:

①叠氮化钠的爆炸属于　　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

②若爆炸过程中有30 mol非极性键形成(一对共用电子对应一个化学键),则反应放出的热量为　　　kJ(用含a、b的代数式表示),消耗叠氮化钠的质量为　　　　g。 

(3)若安全气囊内充的是叠氮化钠和硝酸钾,撞击时发生的反应是10NaN3+2KNO3 K2O+5Na2O+16N2↑。若该反应的氧化产物比还原产物多1.4 mol,则转移电子的物质的量是　　　　mol,同时气囊内还必须充入一定量的SiO2粉末,其在安全气囊内所起的作用可能是　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

第2章　化学键　化学反应规律

微项目　研究车用燃料及安全气囊

基础过关练

1.A　升高温度正、逆反应速率都增大,故A不正确;使用高效催化剂可同等程度地增大正、逆反应速率,故B正确;反应达到平衡后,正、逆反应速率相等且保持恒定,故C正确;单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,即正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,故D正确。

2.D　通入空气的量过多,多余的空气会带走部分热量,故A错误;金属镁(Mg)在二氧化碳(CO2)中也能剧烈燃烧,故B错误;煤、石油、天然气都是不可再生能源,故C错误;燃料A达到燃点所需能量小,因此更适合做车用燃料。

3.B　“E85”不是新能源,A错误;乙醇属于可再生能源,B正确;等质量的“E85”和汽油充分燃烧后放出的能量不等;乙醇汽油是在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料,可节省石油资源,但并不能减少温室气体排放,D错误。

4.C　辛烷来自石油,是一种不可再生能源,A项错误;根据题给信息,1 mol 氢气(H2)、一氧化碳(CO)、辛烷(C8H18)、甲烷(CH4)完全燃烧分别放出285.8 kJ、283.0 kJ、5 518.0 kJ、890.3 kJ热量,则相同质量的H2、CO、CH4、C8H18完全燃烧时,放出热量最多的是H2,B项错误;与其他燃料相比等质量的氢气燃烧放出的热量最多,而且其燃烧产物为水,对环境没任何污染,因此可作为未来车用能源的主要燃料,C项正确;甲烷不完全燃烧,可产生一氧化碳等污染性气体,D项错误。

5.D　N2是还原产物,故A错误;有毒的气体对环境有污染,CO、NO都是有毒物质,所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO,无N2,故B错误;在空气中,一氧化氮和氧气反应也可生成二氧化氮,故C错误;该反应的反应物是NO、O2、CO,生成物是CO2、N2,该反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2,故D正确。

6.答案　(1)BD　(2)①放热　②2.5(a-b)　487.5

(3)1　SiO2与产物K2O、Na2O反应生成无腐蚀性的硅酸盐,减少对人体的伤害

解析　(1)道路起雾,水分子中的化学键没有断裂,A项错误;NH4NO3中含离子键和极性共价键,KNO3中含离子键和极性共价键,两者化学键类型相同,B项正确;NaN3具有还原性,可与酸性高锰酸钾或次氯酸钠溶液反应,C项错误;NaN3受到猛烈撞击时,就会发生化学变化,NH4NO3固体易燃易爆,在储存和使用时都必须格外小心,以免发生爆炸,D项正确。

(2)①由题图可知,反应物的总能量大于生成物的总能量,为放热反应;②NaN3发生爆炸反应为3NaN3 Na3N+4N2↑,氮气中含有非极性键键,由反应方程式及题图可知形成12 mol非极性键放热(a-b) kJ,则有30 mol非极性键形成,反应放出的热量为(a-b) kJ×=2.5(a-b) kJ,消耗叠氮化钠的质量为 mol×65 g/mol=487.5 g。

(3)10NaN3+2KNO3 K2O+5Na2O+16N2↑中,KNO3中N元素由+5价降低为0价,NaN3中N元素的化合价由-价升至0价,根据N守恒,氧化产物与还原产物物质的量之比为15∶1,由反应可知,生成16 mol N2时共转移10 mol电子,氧化产物比还原产物多14 mol,若氧化产物比还原产物多1.4 mol,则转移电子的物质的量是1 mol;同时气囊内还必须充入一定量的SiO2粉末,其在安全气囊内所起的作用可能是SiO2与产物K2O、Na2O反应生成无腐蚀性的硅酸盐,减少对人体的伤害。