2014年初霧霾天氣多次肆虐我國中東部地區(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)
2CO
2(g)+N
2(g).在密閉容器中發(fā)生該反應時,c(CO
2)隨溫度(T)、催化劑的表面積(S)和時間(t)的變化曲線如圖1所示.據(jù)此判斷:
①該反應在
能自發(fā)進行(填“高溫下”、“低溫下”或“任何溫度下”);
②在T
2溫度下,0~2s內的平均反應速率v(N
2)=
.
③當固體催化劑的質量一定時,增大其表面積可提高化學反應速率.若催化劑的表面積S
1>S
2,在圖1中畫出c(CO
2)在T
1、S
2條件下達到平衡過程中的變化曲線.
④若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t
1時刻達到平衡狀態(tài)的是
.
(2)煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物,用CH
4催化還原NO
x可以消除氮氧化物的污染.
①已知甲烷的燃燒熱為890kJ/mol;1mol水蒸氣變成液態(tài)水放熱44kJ;N
2與O
2生成NO的過程如圖2,CH
4(g)+4NO(g)═2N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H=
.
②在恒壓下,將CH
4(g)和NO
2(g)置于密閉容器中,也可以發(fā)生化學反應:
CH
4(g)+2NO
2(g)
N
2(g)+CO
2(g)+2H
2O(g)△H<0,提高NO
2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[
]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CH
4,然后再分別充入等量的NO和NO
2.在不同溫度下,同時分別發(fā)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3所示:
①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:
.
②收集某汽車尾氣經測量NO
x的含量為1.12%(體積分數(shù)),若用甲烷將其完全轉化為無害氣體(假設CH
4與NO、NO
2的反應進行完全),處理1×10
4L(標準狀況下)該尾氣需要甲烷30g,則尾氣中V(NO):V(NO
2)=
.