Question

2013年初,霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區。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。

據此判斷:
①該反應的ΔH　　0(填“>”或“<”)。 
②在T₂溫度下,0～2 s內的平均反應速率v(N₂)=　　　　。 
③當固體催化劑的質量一定時,增大其表面積可提高化學反應速率。若催化劑的表面積S₁>S₂,在上圖中畫出c(CO₂)在T₁、S₂條件下達到平衡過程中的變化曲線。
④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態的是　　　　(填代號)。 


(2)直接排放煤燃燒產生的煙氣會引起嚴重的環境問題。
①煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物,用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染。
例如:
CH₄(g)+2NO₂(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)     ΔH₁="-867" kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)   ΔH₂="-56.9" kJ/mol
寫出CH₄(g)催化還原N₂O₄(g)生成N₂(g)和H₂O(g)的熱化學方程式:　                 。 
②將燃煤產生的二氧化碳回收利用,可達到低碳排放的目的。如圖是通過人工光合作用,以CO₂和H₂O為原料制備HCOOH和O₂的原理示意圖。催化劑b表面發生的電極反應式為　                   。 

Answer 1

(1)①<�、�0.025 mol/(L·s)
③

④bd
(2)①CH₄(g)+N₂O₄(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   ΔH="-810.1" kJ/mol
②CO₂+2H⁺+2e^-HCOOH

(1)③溫度越高反應速率越大,催化劑接觸面積越大反應速率越大,反應到達平衡的時間越短。

④a.反應達到平衡狀態時,各物質的反應速率不再變化,故錯誤。b.該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,相當于升高溫度,當溫度不變時,化學平衡常數不變,故正確。c.二氧化碳和一氧化氮的物質的量相等時,該反應不一定達到平衡狀態,故錯誤。d.反應達到平衡狀態時,各物質的質量分數不再發生變化,故正確。
(2)①將第一個方程式減第二個方程式得:
CH₄(g)+N₂O₄(g)N₂(g)+CO₂(g)+2H₂O(g)   ΔH="-810.1" kJ/mol。
②催化劑b表面上二氧化碳得電子和氫離子反應生成甲酸,所以發生的電極反應式為:
CO₂+2H⁺+2e^-HCOOH。