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(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NO_x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NO_x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)，NO_x轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時(shí)NO_x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)，NO_x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)，NO_x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       

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)，NO_x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)，NO_x轉(zhuǎn)化率隨溫度升高反而減小。