Question

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

（1）汽車(chē)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(yīng)時(shí)，c(CO2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時(shí)間(t)的變化曲線如圖所示。據(jù)此判斷：

①該反應(yīng)在 能自發(fā)進(jìn)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(yīng)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(xué)反應(yīng)：

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(qiáng)

（3）在容積相同的兩個(gè)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(shí)分別發(fā)生上述的兩個(gè)反應(yīng)：并在t秒時(shí)測(cè)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(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時(shí)NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小

推測(cè)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(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大：反應(yīng)未建立平衡，溫度升高反應(yīng)一定正向進(jìn)行；450℃-600℃（溫度較高）時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，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(gè)反應(yīng)能否自發(fā)從吉布斯自由能的角度去判斷。當(dāng)吉布斯自由能小于0時(shí)，則能自發(fā)進(jìn)行。由表中可知，T1達(dá)到平衡比較快。所以應(yīng)該是T1大于T2。而T2生成的二氧化碳的量比較大，說(shuō)明降低溫度反應(yīng)反應(yīng)向正反應(yīng)反向進(jìn)行，所以正反應(yīng)方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)。即ΔH小于零。而從反應(yīng)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(yīng)該是在低溫的情況下，所以該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)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(xué)計(jì)量數(shù)之比等于化學(xué)反應(yīng)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(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，減小投料比[n(NO2) / n(CH4)]，相當(dāng)于增大甲烷的量，減少二氧化氮的投放量，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此答案選BC。（3）)①在250℃-450℃時(shí)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大：反應(yīng)未建立平衡，溫度升高反應(yīng)一定正向進(jìn)行；450℃-600℃（溫度較高）時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，NOx轉(zhuǎn)化率隨溫度升高反而減小。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)速率以及化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。