2013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）催化剂2CO2（g）+N2（g）．在密闭容

Question

2013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）

催化剂

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1所示．
据此判断：
①该反应的△H______0（填“＞”、“＜”）．
②在B温度下，0～2s内的平均反应速率v（N₂）=______．
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，在上图中画出c（CO₂）在T₁、S₂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，图2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______ （填代号）．
（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．
例如：
CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol
2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol
写出CH₄（g）催化还原N₂O₄（g）生成N₂（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．图3是通过人工光合作用，以CO₂和H₂O为原料制备HCOOH和O₂的原理示意图．催化剂b表面发生的电极反应式为______．
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，则HCOOH的电离常数Ka=______．

Answer 1

（1）①由图1可知，温度T₁先到达平衡，故温度T₁＞T₂，温度越高平衡时，二氧化碳的浓度越低，说明升高温度平衡向逆反应移动，故正反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
②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）；
③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T₁到达平衡时相同，故c（CO₂）在T₁、S₂条件下达到平衡过程中的变化曲线为：，
故答案为：；
④a、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、NO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；
（2）①已知：Ⅰ、CH₄（g）+2NO₂（g）═N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H₁=-867kJ/mol
Ⅱ、2NO₂（g）⇌N₂O₄（g）△H₂=-56.9kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ得CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），故△H=-867kJ/mol-（-56.9kJ/mol）=-810.1kJ/mol，
即CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-810.1kJ/mol，
故答案为：CH₄（g）+N₂O₄（g）=N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g），△H=-810.1kJ/mol；
②由图可知，左室投入水，生成氧气与氢离子，催化剂a表面发生氧化反应，为负极，右室通入二氧化碳，酸性条件下生成HCOOH，电极反应式为CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH，
故答案为：CO₂+2H⁺+2e^-=HCOOH；
③常温下，0.1mol/L的HCOONa溶液pH为10，溶液中存在HCOO-水解HCOO^-+H₂O⇌HCOOH+OH^-，故K_h=(10−4×10−4)/(0.1−10−4)=10^-7，则HCOOH的电离常数Ka=(Kw)/(Kh)=(10−14)/(10−7)=10^-7，
故答案为：10^-7．