在汽车尾气系统中安装催化转换器，可有效减少尾气中的CO、NO、NO2和碳氢化合物等废气．在转换器的前半部，CO和氮氧化物（NOx）在催化剂的作用下发生反应，生成CO2和N2；在转换器的后半

Question

在汽车尾气系统中安装催化转换器，可有效减少尾气中的CO、NO、NO₂和碳氢化合物等废气．在转换器的前半部，CO和氮氧化物（NO_x）在催化剂的作用下发生反应，生成CO₂和N₂；在转换器的后半部，残余的烃和尚未反应的CO在催化剂的作用下被氧化生成CO₂和H₂O．

（1）写出在催化转换器的前半部所发生反应的化学方程式（氮氧化物以NO_x表示）

2NO_x+2xCO(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂

2NO_x+2xCO(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂

．
（2）若汽油（以辛烷计）进入气缸的速率为n mol•s^-1，空气（假设空气中N₂和O₂体积比为4：1）进入汽缸的速率为m mol•s^-1，则理论上催化转换器排出CO₂的速率为：______mol•s^-1．
（3）假定进入催化转换器的氮氧化物的物质的量为a，CO物质的量为b，碳氢化合物（以庚烷计）物质的量为c．求：
①在催化转换器的前半部消耗CO物质的量的范围______．
②在催化转换器的后半部消耗O₂物质的量的范围

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c

．<sub>2x2222

x</sub>

2NO_x+2xCO(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂

_x(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂(催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂

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△△₂₂

2NO_x+2xCO(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂

_x(催化剂.)/(△)N₂+2xCO₂(催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂

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△△₂₂
^-1₂₂^-1₂^-1


₂

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c(b−2a)/(2)b−2ab−2a22₂(b−a)/(2)+11c(b−a)/(2)b−ab−a22

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c

(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c(b−2a)/(2)b−2ab−2a22₂(b−a)/(2)+11c(b−a)/(2)b−ab−a22

Answer 1

（1）该反应中反应物是氮氧化物和一氧化碳，生成物是氮气和二氧化碳，反应条件是催化剂和加热，所以该反应方程式为：2NO_xx+2xCO(催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂，故答案为：2NO_x+2xCO(催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂；
（2）辛烷和氧气的反应方程式为：C₈H₁₈+(27)/(2)O₂(催化剂.)/(△)8CO₂+9H₂O，设二氧化碳的排出速率为x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_x+2xCO (催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△ N₂2+2xCO₂2，故答案为：2NO_xx+2xCO(催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂；
（2）辛烷和氧气的反应方程式为：C₈H₁₈+(27)/(2)O₂(催化剂.)/(△)8CO₂+9H₂O，设二氧化碳的排出速率为x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_x+2xCO (催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△ N₂2+2xCO₂2；
（2）辛烷和氧气的反应方程式为：C₈8H₁₈18+(27)/(2)O₂(催化剂.)/(△)8CO₂+9H₂O，设二氧化碳的排出速率为x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_x+2xCO (催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (27)/(2)272727222O₂2(催化剂.)/(△)8CO₂+9H₂O，设二氧化碳的排出速率为x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_x+2xCO (催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△8CO₂2+9H₂2O，设二氧化碳的排出速率为x，
                              1                 8
                              n                x
x=8n
（3）①2NO_xx+2xCO (催化剂.)/(△) N₂+2xCO₂
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△ N₂2+2xCO₂2
当x=1时，根据NO---CO得，消耗amolNO需要CO的物质的量是amol，当x=2时，根据NO₂2---2CO得，消耗amol二氧化氮需要CO的物质的量是2amol，实际上1＜x＜2，所以氮氧化物消耗一氧化碳的物质的量为
a＜n（CO）＜2a，故答案为：a＜n（CO）＜2a；
②通过①知剩余的CO的物质的量为b-2a＜n（CO）＜b-a，根据2CO+O₂2(催化剂.)/(△)2CO₂知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△2CO₂2知，需要氧气的物质的量为(b−2a)/(2)＜n（O₂）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (b−2a)/(2)b−2ab−2ab−2a222＜n（O₂2）＜(b−a)/(2)，
根据C₇H₁₆+11O₂(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (b−a)/(2)b−ab−ab−a222，
根据C₇7H₁₆16+11O₂2(催化剂.)/(△)7CO₂+8H₂O知，需要n（O₂）=11n（C₇H₁₆）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (催化剂.)/(△)

催化剂

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催化剂

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催化剂

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催化剂催化剂催化剂

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.△△△7CO₂2+8H₂2O知，需要n（O₂2）=11n（C₇7H₁₆16）=11cmol，
所以一共需要氧气的物质的量为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (b−2a)/(2)b−2ab−2ab−2a222+11c＜n（O₂2）＜(b−a)/(2)+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (b−a)/(2)b−ab−ab−a222+11c，
故答案为：(b−2a)/(2)+11c＜n（O₂）＜(b−a)/(2)+11c． (b−2a)/(2)b−2ab−2ab−2a222+11c＜n（O₂2）＜(b−a)/(2)+11c． (b−a)/(2)b−ab−ab−a222+11c．