Question

汽車尾氣（含烴類、CO、NO與SO₂等）是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉化器，它使NO與CO反應生成可參與大氣生態循環的無毒氣體，反應原理：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），在298K、100kPa下，△H=-113kJ/mol，△S=-145J/（mol?K）．
（1）為了提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的正確措施為

B

．
A．加催化劑同時升高溫度       B．加催化劑同時增大壓強
C．升高溫度同時充入N₂        D．降低溫度同時增大壓強
（2）該反應達到平衡時若增大壓強，則混合氣體的平均相對分子質量

增大

，若升高溫度，則該反應的平衡常數

減小

（均填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）在如圖中畫出在某時刻條件改變后的圖象（其他條件不變），在

t₂以后平衡

時間段CO的轉化率最大．
t₁：增大NO的濃度       t₂：降低溫度
（4）通過計算判斷該條件下反應能否自發進行？（要求寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）提高該反應的速率，可以增大壓強、升高溫度、增大濃度或使用催化劑等，同時使NO的轉化率增大，應使平衡向正反應方向移動，結合選項利用平衡移動原理分析；
（2）該反應正反應方向為物質的量減小的反應，達到平衡時若增大壓強，混合氣體總的質量不變，總的物質的量減小，則混合氣體的平均相對分子質量增大；
正反應為放熱反應，若升高溫度，平衡向逆反應方向移動，該反應的平衡常數減小；
（3）t₁：增大NO的濃度，瞬間正反應速率增大、逆反應速率不變，平衡向正反應方向移動，
 t₂：降低溫度，瞬間正、逆反應速率都低于增大NO的濃度到達平衡時的速率，正反應為放熱反應，平衡向正反應方向移動，逆反應速率降低更大，據此作圖；
根據平衡移動方向判斷CO的轉化率最大時段；
（4）根據△G=△H-T?△S，若△G＜0，則反應自發進行．

解答：解：（1）提高該反應的速率，可以增大壓強、升高溫度、增大濃度或使用催化劑等，同時使NO的轉化率增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．加催化劑同時升高溫度，反應速率增大，正反應為放熱反應，平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率降低，故A錯誤；
B．加催化劑同時增大壓強，反應速率增大，正反應為氣體體積減小的反應，平衡向正反應方向移動，NO的轉化增大，故B正確；
C．升高溫度同時充入N₂，反應速率增大，平衡向逆反應方向移動，NO的轉化率減小，故C錯誤；
D．該反應正反應為體積減小的放熱反應，降低溫度同時增大壓強，平衡向正反應方向移動，NO的轉化率增大，但反應速率不一定增大，故D錯誤；
故答案為：B；
（2）該反應正反應方向為物質的量減小的反應，達到平衡時若增大壓強，混合氣體總的質量不變，總的物質的量減小，則混合氣體的平均相對分子質量增大；
正反應為放熱反應，若升高溫度，平衡向逆反應方向移動，該反應的平衡常數減小，
故答案為：增大；減小；
（3）t₁：增大NO的濃度，瞬間正反應速率增大、逆反應速率不變，平衡向正反應方向移動，t₂：降低溫度，瞬間正、逆反應速率都低于增大NO的濃度到達平衡時的速率，正反應為放熱反應，平衡向正反應方向移動，逆反應速率降低更大，圖象為：，在t₂以后達平衡時，CO的轉化率最大，

故答案為：；t₂以后達平衡；
（4）△G=△H-T?△S=-113 kJ/mol+298 K×145×10^-3 kJ/（mol?K）=-69.79 kJ/mol＜0，故反應能自發進行，
答：能，△G=△H-T?△S=-113 kJ/mol+298 K×145×10^-3 kJ/（mol?K）=-69.79 kJ/mol＜0，故反應能自發進行．

點評：本題考查化學平衡的影響因素、化學平衡常數、反應方向的判斷等，側重對基礎知識的鞏固利用和能力的考查，難度中等，（3）中作圖注意改變條件瞬間速率變化．