Question

2014年初雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

（1）汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。据此判断：

①该反应在 能自发进行（填“高温下” 、“低温下” 或“任何温度下”）；

②在T2温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N2)＝___________。

（2）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

在恒压下，将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中，也可以发生化学反应：

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

A．增加原催化剂的表面积 B．降低温度

C. 减小投料比[n(NO2) / n(CH4)] D．增大压强

（3）在容积相同的两个密闭容器内 (装有等量的某种催化剂) 先各通入等量的CH4，然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应：并在t秒时测定其中NOx转化率，绘得图象如图所示：

从图中可以得出的结论是

结论一：在250℃-450℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450℃-600℃时NOx转化率随温度升高而减小

推测原因是

结论二：

 

Answer 1

（1）①低温下 ②0.025 mol·L－1·s－1　

（2）BC （3）在250℃-450℃时，NOx转化率随温度升高而增大：反应未建立平衡，温度升高反应一定正向进行；450℃-600℃（温度较高）时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡逆向移动，NOx转化率随温度升高反而减小。

结论二 相同温度下NO转化效率比NO2的低

【解析】

试题分析；判断一个反应能否自发从吉布斯自由能的角度去判断。当吉布斯自由能小于0时，则能自发进行。由表中可知，T1达到平衡比较快。所以应该是T1大于T2。而T2生成的二氧化碳的量比较大，说明降低温度反应反应向正反应反向进行，所以正反应方向为放热反应。即ΔH小于零。而从反应物的气体量小于生成物的气体量，所以ΔS小于零而由ΔG=ΔH-TΔS要使ΔG小于零，则温度应该是在低温的情况下，所以该反应在低温下能自发进行。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　。再据化学计量数之比等于化学反应速率之比可求出v(N2)等于0.025 mol·L－1·s－1　（2）由题意可知该反应为放热反应，降低温度，反应向正反应方向进行，减小投料比[n(NO2) / n(CH4)]，相当于增大甲烷的量，减少二氧化氮的投放量，反应向正反应方向进行，因此答案选BC。（3）)①在250℃-450℃时，NOx转化率随温度升高而增大：反应未建立平衡，温度升高反应一定正向进行；450℃-600℃（温度较高）时，反应已达平衡，所以，温度升高平衡逆向移动，NOx转化率随温度升高反而减小。

考点：考查化学反应速率以及化学平衡的相关知识点。