Question

汽车尾气（含烃类、CO、NO与SO₂等）是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO（g）+2CO（g）?N₂（g）+2CO₂（g），在298K、100kPa下，△H=-113kJ/mol，△S=-145J/（mol?K）．
（1）为了提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施为______．
A．加催化剂同时升高温度B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N₂D．降低温度同时增大压强
（2）该反应达到平衡时若增大压强，则混合气体的平均相对分子质量______，若升高温度，则该反应的平衡常数______（均填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）在如图中画出在某时刻条件改变后的图象（其他条件不变），在______时间段CO的转化率最大．
t₁：增大NO的浓度t₂：降低温度
（4）通过计算判断该条件下反应能否自发进行？（要求写出计算过程）

Answer 1

（1）提高该反应的速率，可以增大压强、升高温度、增大浓度或使用催化剂等，同时使NO的转化率增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．加催化剂同时升高温度，反应速率增大，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，故A错误；
B．加催化剂同时增大压强，反应速率增大，正反应为气体体积减小的反应，平衡向正反应方向移动，NO的转化增大，故B正确；
C．升高温度同时充入N₂，反应速率增大，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率减小，故C错误；
D．该反应正反应为体积减小的放热反应，降低温度同时增大压强，平衡向正反应方向移动，NO的转化率增大，但反应速率不一定增大，故D错误；
故答案为：B；
（2）该反应正反应方向为物质的量减小的反应，达到平衡时若增大压强，混合气体总的质量不变，总的物质的量减小，则混合气体的平均相对分子质量增大；
正反应为放热反应，若升高温度，平衡向逆反应方向移动，该反应的平衡常数减小，
故答案为：增大；减小；
（3）t₁：增大NO的浓度，瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变，平衡向正反应方向移动，t₂：降低温度，瞬间正、逆反应速率都低于增大NO的浓度到达平衡时的速率，正反应为放热反应，平衡向正反应方向移动，逆反应速率降低更大，图象为：，在t₂以后达平衡时，CO的转化率最大，

故答案为：；t₂以后达平衡；
（4）△G=△H-T?△S=-113kJ/mol+298K×145×10^-3kJ/（mol?K）=-69.79kJ/mol＜0，故反应能自发进行，
答：能，△G=△H-T?△S=-113kJ/mol+298K×145×10^-3kJ/（mol?K）=-69.79kJ/mol＜0，故反应能自发进行．