2015年初雾霾天气多次肆虐我们的中东部地区．其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的主要元凶．（1）催化剂汽车尾气是造成雾霾天气的主要原因之一．汽车尾气净化的主要原理为2NO（g

Question

2015年初雾霾天气多次肆虐我们的中东部地区．其中汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的主要元凶．
（1）催化剂
汽车尾气是造成雾霾天气的主要原因之一．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，
①在T温度下，0～2s内的平均反应速率v（N₂）=___mol•L^-1•S^-1
②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，在下图中画出c（CO₂）在T、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线．

③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___．

④该反应在一定条件下能自发进行，则随着温度的降低，反应物NO的转化率将___（填“增大”、“不变”或“减小”），理由是___；
（2）煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物也是造成雾霾天气的主要原因之一．用CH₄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； N₂与O₂生成NO的过程如下，

CH₄（g）+4NO（g）⇌2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=___
②一定温度下，将一定量的CH₄和NO气体充入反应体系中，达到平衡后体系压强为p，平衡时CH₄的转化率为α，N₂的物质的量浓度为c；若温度不变，反应体系压强减小为0.5p，则CH₄的转化率将___α（填“<”、“=”或“>”），N₂的物质的量浓度为___．
（3）CO分析仪以燃料电池为工作原理，其装置如下图所示，该电池中电解质为氧化钇-氧化钠，其中O^2-可以在固体介质NASICON中自由移动．下列说法错误的是___

A．负极的电极反应式为：CO+O^2--2e^-=CO₂
B．工作时电极b作正极，O^2-由电极a流向电极b
C．工作时电子由电极a通过传感器流向电极b
D．传感器中通过的电流越大，尾气中CO的含量越高．

Answer 1

（1）①由图可知，T₂温度时2s到达平衡，平衡时二氧化碳的浓度变化量为0.1mol/L，故v（CO₂）=(0.1mol/L)/(2s)=0.05mol/（L•s），速率之比等于化学计量数之比，故v（N₂）=(1)/(2)v（CO₂）=(1)/(2)×0.05mol/（L•s）=0.025mol/（L•s），
故答案为：0.025mol/（L•s）；
②接触面积越大反应速率越快，到达平衡的时间越短，催化剂的表面积S₁>S₂，S₂条件下达到平衡所用时间更长，但催化剂不影响平衡移动，平衡时二氧化碳的浓度与温度T到达平衡时相同，故c（CO₂）在T、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，故答案为：；
③A、到达平衡后正、逆速率相等，不再变化，t₁时刻V_正最大，之后随反应进行速率发生变化，未到达平衡，故A错误；
B、该反应正反应为放热反应，随反应进行温度升高，化学平衡常数减小，到达平衡后，温度为定值，达最高，平衡常数不变，为最小，图象与实际符合，故B正确；
C、t₁时刻后二氧化碳、CO的物质的量发生变化，t₁时刻未到达平衡状态，故C错误；
D、NO的质量分数为定值，t₁时刻处于平衡状态，故D正确，
故答案为：BD；
④2NO（g）+2CO（g）⇌2CO₂（g）+N₂（g）为气体体积减小的反应，所以△S<0，又反应在一定条件下能自发进行，所以△H<0，则随着温度的降低，平衡正向移动，所以反应物NO的转化率将增大，故答案为：增大；该反应△S<0，在一定条件下能自发进行，则△H<0，即正反应为放热反应，温度降低，平衡正向移动．
（2）①根据图2，旧键断裂吸收能量为：945+498=1443KJ/mol，放出能量为：2×630=1260KJ/mol，则热化学方程式为2NO=O₂+N₂△H=-1260+1443=183KJ/mol①；甲烷燃烧热为890kJ/mol，可写出热化学方程式为CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l），△H=-890kJ/mol②；
H₂O（g）=H₂O（l），△H=-44kJ/mol③；由盖斯定律可知②+①×2-③×2，可得目标热化学方程式，则△H=-810.1kJ/mol+183/mol×2-（44kJ/mol）×2=-1168 kJ•mol^-1，
故答案为：-1168 kJ•mol^-1；
②因为CH₄（g）+4NO（g）⇌2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）为气体体积不变的反应，所以反应体系压强减小为0.5p，体积增大为原来的2倍，平衡不移动，但浓度减小为原来的(1)/(2)，则CH₄的转化率将=α，N₂的物质的量浓度为 (1)/(2)c，故答案为：=；(1)/(2)c；
（3）A．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，负极上一氧化碳失电子发生氧化反应，电极反应式为：CO+O^2--2e^-=CO₂，故A正确；
B．工作时电极b作正极，O^2-由电极b流向电极a，故B错误；
C．该装置是原电池，通入一氧化碳的电极a是负极，通入空气的电极是正极，原电池放电时，电子从负极a通过传感器流向电极b，故C正确；
D．一氧化碳的含量越大，原电池放电时产生的电流越大，故D正确，
故答案为：B．