Question

2014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該反應在        能自發進行（填“高溫下” 、“低溫下” 或“任何溫度下”）；
②在T₂溫度下，0～2 s內的平均反應速率v(N₂)＝___________。
（2）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。
在恒壓下，將CH₄(g)和NO₂(g)置于密閉容器中，也可以發生化學反應：
CH₄(g)＋2NO₂(g)N₂(g)＋CO₂(g)＋2H₂O(g)  ΔH<0，提高NO₂轉化率的措施有     

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

（3）在容積相同的兩個密閉容器內 (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，同時分別發生上述的兩個反應：并在t秒時測定其中NO_x轉化率，繪得圖象如圖所示：

從圖中可以得出的結論是
結論一：在250℃-450℃時，NO_x轉化率隨溫度升高而增大，450℃-600℃時NO_x轉化率隨溫度升高而減小
推測原因是                                                             
結論二：                                                               

Answer 1

（1）①低溫下  ②0.025 mol·L^－1·s^－1　
（2）BC  （3）在250℃-450℃時，NO_x轉化率隨溫度升高而增大：反應未建立平衡，溫度升高反應一定正向進行；450℃-600℃（溫度較高）時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動，NO_x轉化率隨溫度升高反而減小。                               
結論二 相同溫度下NO轉化效率比NO₂的低       

試題分析；判斷一個反應能否自發從吉布斯自由能的角度去判斷。當吉布斯自由能小于0時，則能自發進行。由表中可知，T1達到平衡比較快。所以應該是T1大于T2。而T2生成的二氧化碳的量比較大，說明降低溫度反應反應向正反應反向進行，所以正反應方向為放熱反應。即ΔH小于零。而從反應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，則溫度應該是在低溫的情況下，所以該反應在低溫下能自發進行。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　。再據化學計量數之比等于化學反應速率之比可求出v(N₂)等于0.025 mol·L^－1·s^－1　（2）由題意可知該反應為放熱反應，降低溫度，反應向正反應方向進行，減小投料比[n(NO₂) / n(CH₄)]，相當于增大甲烷的量，減少二氧化氮的投放量，反應向正反應方向進行，因此答案選BC。（3）)①在250℃-450℃時，NO_x轉化率隨溫度升高而增大：反應未建立平衡，溫度升高反應一定正向進行；450℃-600℃（溫度較高）時，反應已達平衡，所以，溫度升高平衡逆向移動，NO_x轉化率隨溫度升高反而減小。