2014年初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)
2CO
2(g)+N
2(g).在密闭容器中发生该反应时,c(CO
2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图1所示.据此判断:
①该反应在
能自发进行(填“高温下”、“低温下”或“任何温度下”);
②在T
2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N
2)=
.
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S
1>S
2,在图1中画出c(CO
2)在T
1、S
2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t
1时刻达到平衡状态的是
.
(2)煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物,用CH
4催化还原NO
x可以消除氮氧化物的污染.
①已知甲烷的燃烧热为890kJ/mol;1mol水蒸气变成液态水放热44kJ;N
2与O
2生成NO的过程如图2,CH
4(g)+4NO(g)═2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=
.
②在恒压下,将CH
4(g)和NO
2(g)置于密闭容器中,也可以发生化学反应:
CH
4(g)+2NO
2(g)
N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H<0,提高NO
2转化率的措施有
.
A.增加原催化剂的表面积 B.降低温度 C.减小投料比[
]D.增大压强
(3)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)先各通入等量的CH
4,然后再分别充入等量的NO和NO
2.在不同温度下,同时分别发生上述的两个反应:并在t秒时测定其中NO
x转化率,绘得图象如图3所示:
①从图中可以得出的结论是:
结论一:在250℃-450℃时,NO
x转化率随温度升高而增大,450℃-600℃时NO
x转化率随温度升高而减小
推测原因是
.
结论二:
.
②收集某汽车尾气经测量NO
x的含量为1.12%(体积分数),若用甲烷将其完全转化为无害气体(假设CH
4与NO、NO
2的反应进行完全),处理1×10
4L(标准状况下)该尾气需要甲烷30g,则尾气中V(NO):V(NO
2)=
.