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。
（l）汽車尾氣凈化的主要原理為：。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（選填“＞”、“<”）。
②該反應的平衡常數表達式為____________________
③在T₂溫度下，0 ~ 2s內的平均反應速率v（N₂）_______。
④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。
⑤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。煤燃燒產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。例如：

寫出CH₄催化還原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(g)和H₂O(g)的熱化學方程式＿＿＿＿＿＿

Answer 1

（1）①〈   ②         ③ 0.025mol/（L?s）
④
（2）CH₄(g) + N₂O₄（g）= N₂（g）+ 2H₂O（g）+ CO₂（g）   ΔH =" -810.1" KJ/mol

 
試題分析：（1）①該反應是一個放熱反應。
②根據平衡常數公式：
③由圖像可知：v（CO₂）=0.05mol/（L.s），根據方程式得v（N₂）="0.025" mol/（L.s）
④催化劑不改變到達平衡的時間。
⑤體系為絕熱、恒容，說明與外界沒有能量的交換。隨著反應的進行，體系的熱量會升高。
b、隨反應進行溫度升高，平衡向左移動，K值降低。
d、當NO的質量分數不變時，說明達到平衡。
（2）根據蓋斯定律：CH₄(g)+N₂O₄(g) ==N₂(g) +2H₂O(g) + CO₂(g) △H= —898.1kJ/mol