（12分）车载甲醇质子交换膜燃料电池（PEMFC)将甲醇蒸气转化为氢气的工 艺有两种：（1）水蒸气变换（重整）法；（2）空气氧化法。两种工艺都得 到副产品CO。

1．分别写出这两种工艺的化学方程式，通过计算，说明这两种工艺的优缺点。有关资料（298 .15K）列于表3。

表3  物质的热力学数据

2．上述两种工艺产生的少量CO会吸附在燃料电池的Pt或其他贵金属催化剂表面，阻碍H₂的吸附和电氧化，引起燃料电池放电性能急剧下降，为此，开发了除去CO的方法。现有一组实验结果（500K）如表4。

表中P_CO、P_O2 分别为CO和O₂的分压；r_co为以每秒每个催化剂Ru活性位上所消耗的CO分子数表示的CO的氧化速率。（1）求催化剂Ru上CO氧化反应分别对CO和O₂的反应级数（取整数），写出 速率方程。（2）固体Ru表面具有吸附气体分子的能力，但是气体分子只有碰到空活性位才可能发生吸附作用。当已吸附分子的热运动的动能足以克服固体引力场的势垒时，才能脱附，重新回到气相。假设CO和O₂的吸附与脱附互不影响，并且表面是均匀的，以θ表示气体分子覆盖活性位的百分数（覆盖度），则气体的吸附速率与气体的压力成正比，也与固体表面的空活性位数成正比。研究提出CO在Ru上的氧化反应的一种机理如下：

其中kco,ads、 kco,des分别为CO在Ru的活性位上的吸附速率常数和脱附速率常数，ko₂,ads为O₂在Ru的活性位上的吸附速率常数。M表示Ru催化剂表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O₂的吸附强得多。试根据上述反应机理推导CO在催化剂Ru表面上氧化反应的速率方程（不考虑O₂的脱附；也不考虑产物CO₂的吸附），并与实验结果比较。

3．有关物质的热力学函数（298．15 K）如表5。

表5　物质的热力学数据

在373.15K，100kPa下，水的蒸发焓Δ_vap H_m=40.64kJ?mol^-1，在298.15～3

73.15K间水的等压热容为75.6 J?K^-1?mol^-1。（1）将上述工艺得到的富氢气体作为质子交换膜燃料电池的燃料。燃料电池的理论效率是指电池所能做的最大电功相对于燃料反应焓变的效率。在298.15K，100 kPa下，当1 molH₂燃烧分别生成H₂O（l) 和 H₂O（g)时，计算燃料电池工作的理论效率，并分析两者存在差别的原因。（2）若燃料电池在473.15 K、100 kPa下工作，其理论效率又为多少（可忽略焓 变和嫡变随温度的变化）？（3）说明（1）和（2）中的同一反应有不同理论效率的原因。

在298 K、100 kPa时,已知:
===         
===2HCl(g)            
===  
则与和之间的关系正确的是(    )

A．	B．
C．	D．

（5分）汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO₂等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N₂(g)＋2CO₂(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol^-1，ΔS＝－145 J·(mol·K)^-1．

(1)为了提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施为           

A．加催化剂同时升高温度

B．加催化剂同时增大压强

C．升高温度同时充入N₂

D．降低温度同时增大压强

(2)若升高温度，则该反应的平衡常数          (填“增大”、“减小”或“不变”)．

(3)判断该条件下反应            （填能、不能）自发．

汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO₂等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N₂(g)＋2CO₂(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ/mol，ΔS＝－145 J/(mol·K)．

(1)为了提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施为________．

A．加催化剂同时升高温度        B．加催化剂同时增大压强

C．升高温度同时充入N₂                      D．降低温度同时增大压强

(2)该反应达到平衡时若缩小体积，则混合气体的平均相对分子质量________，若升高温度，则该反应的平衡常数________(均填“增大”、“减小”或“不变”)．

(3)该条件下反应__________________（填“能”或“不能”）自发进行．

(4)在如图中画出在某时刻条件改变后的图象(其他条件不变)．

t₁：增大NO的浓度

t₂：降低温度

（12分）汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO₂等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)N₂(g)＋2CO₂(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ/mol，ΔS＝－145 J/(mol·K)。
（1）为了提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施为________。