题目内容
【题目】2016年冬季，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，如下图所示。
据此判断：
①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。
②在T2温度下，0～2 s内的平均反应速率v(N2)________。
③当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2，在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
④若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填代号)。
(2)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。
①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。
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
写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式：_______________________
②将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。下图是通过人工光合作用，以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为__________________________。
【答案】(1)①< ②0.025 mol·(L·s)－1
③
④bd
(2)①CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－810.1 kJ/mol
②CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH
【解析】(1)①根据图像，“先拐先平数值大”得T1大于T2。升高温度，二氧化碳的浓度降低，平衡向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，即ΔH<0。②先根据图像计算二氧化碳的反应速率，v(CO2)＝
＝0.05 mol·(L·s)－1，同一化学反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比，所以v(N2)＝0.025 mol·(L·s)－1。③温度越高反应速率越大，催化剂接触面积越大反应速率越大，反应到达平衡的时间越短。④反应达到平衡状态时，各物质的反应速率不再变化，故a错误；该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，随反应进行温度升高，当温度不变时，化学平衡常数不变，故b正确；二氧化碳和一氧化氮的物质的量相等时，该反应不一定达到平衡状态，故c错误；反应达到平衡状态时，各物质的质量分数不再发生变化，故d正确。
(2)①将第一个方程式减第二个方程式得：CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－810.1 kJ/mol。②催化剂b表面上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲酸，所以发生的电极反应式为：CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH。
