Question

2013年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，如图所示。据此判断：

①该反应的平衡常数表达式为   。
②该反应的ΔH   0（选填“＞”、“＜”）。
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，在图中画出c(CO₂)在T₂、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（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NO_x可以消除氮氧化物的污
染。
CH₄(g)＋2NO₂(g) = N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) =－867kJ·mol^－1
2NO₂(g)  N₂O₄(g)                    =－56.9kJ·mol^－1
写出CH₄催化还原N₂O₄(g)生成N₂(g)、CO₂(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。下图是通过光电转化原理以廉价原料制备新产品的示意图。写出上述光电转化过程的化学反应方程式                     。催化剂a、b之间连接导线上电子流动方向是        (填a→b或b→a) 。

Answer 1

（1）①（2分）    ②＜（1分）
③（2分）[起点在原点0处（给1分），达到平衡的时间迟于“T₂、S₁”曲线的平衡点（给1分）

（2）① CH₄(g)＋N₂O₄(g) = N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) =－810.1 kJ·mol^－1（2分）
②2CO₂＋2H₂O2HCOOH+O₂（2分）  a→b （2分）

试题分析：（1）②反应图像得出TI曲线反应速率快，温度高，其二氧化碳含量低，反应放热；③表面积越大反应速率越快，但催化剂不改变平衡浓度，平衡时二氧化碳浓度相同；（2）①方程式1减方程式2得CH₄(g)＋N₂O₄(g) = N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g) =－810.1 kJ·mol^－1；②从电池示意图得出反应物为水和二氧化碳，生成物为甲酸和氧气；水在催化剂a失去电子生成氧气，a为负极，电子流动方向a→b。