Question

2014年初霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(qū)。其中，汽車尾氣和燃煤尾氣是造成空氣污染的原因之一。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。在密閉容器中發(fā)生該反應時，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線如圖所示。據(jù)此判斷：

①該反應在 能自發(fā)進行（填“高溫下” 、“低溫下” 或“任何溫度下”）；

②在T2溫度下，0～2 s內(nèi)的平均反應速率v(N2)＝___________。

（2）煤燃燒產(chǎn)生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。

在恒壓下，將CH4(g)和NO2(g)置于密閉容器中，也可以發(fā)生化學反應：

CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0，提高NO2轉(zhuǎn)化率的措施有

A．增加原催化劑的表面積 B．降低溫度

C. 減小投料比[n(NO2) / n(CH4)] D．增大壓強

（3）在容積相同的兩個密閉容器內(nèi) (裝有等量的某種催化劑) 先各通入等量的CH4，然后再分別充入等量的NO和NO2。在不同溫度下，同時分別發(fā)生上述的兩個反應：并在t秒時測定其中NOx轉(zhuǎn)化率，繪得圖象如圖所示：

從圖中可以得出的結(jié)論是

結(jié)論一：在250℃-450℃時，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小

推測原因是

結(jié)論二：

 

Answer 1

（1）①低溫下 ②0.025 mol·L－1·s－1　

（2）BC （3）在250℃-450℃時，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大：反應未建立平衡，溫度升高反應一定正向進行；450℃-600℃（溫度較高）時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高反而減小。

結(jié)論二 相同溫度下NO轉(zhuǎn)化效率比NO2的低

【解析】

試題分析；判斷一個反應能否自發(fā)從吉布斯自由能的角度去判斷。當吉布斯自由能小于0時，則能自發(fā)進行。由表中可知，T1達到平衡比較快。所以應該是T1大于T2。而T2生成的二氧化碳的量比較大，說明降低溫度反應反應向正反應反向進行，所以正反應方向為放熱反應。即ΔH小于零。而從反應物的氣體量小于生成物的氣體量，所以ΔS小于零而由ΔG=ΔH-TΔS要使ΔG小于零，則溫度應該是在低溫的情況下，所以該反應在低溫下能自發(fā)進行。由表可算出二氧化碳的速率等于0. 1除以2等于0.050mol·L－1·s－1　。再據(jù)化學計量數(shù)之比等于化學反應速率之比可求出v(N2)等于0.025 mol·L－1·s－1　（2）由題意可知該反應為放熱反應，降低溫度，反應向正反應方向進行，減小投料比[n(NO2) / n(CH4)]，相當于增大甲烷的量，減少二氧化氮的投放量，反應向正反應方向進行，因此答案選BC。（3）)①在250℃-450℃時，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大：反應未建立平衡，溫度升高反應一定正向進行；450℃-600℃（溫度較高）時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高反而減小。

考點：考查化學反應速率以及化學平衡的相關知識點。