Question

材料1：N₂O₅是一種新型硝化劑，其性質(zhì)和制備受到人們的關(guān)注．一定溫度下，在密閉容器中N₂O₅可發(fā)生下列反應(yīng)：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）；△H＞0

若達(dá)平衡時(shí)，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1．
（1）反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率為

80%

，N₂O₅（g）的起始濃度應(yīng)不低于

1

mol?L^-1．
（2）將密閉容器內(nèi)的氮氧化物用水吸收完全轉(zhuǎn)化為硝酸，是否還需要通入氧氣？

需要

（填“需要”或“不需要”）．
（3）如圖1裝置可用于制備N₂O₅，則N₂O₅在電解池的

陽極

（填“陽極”或“陰極”）區(qū)生成，其電極反應(yīng)式為

N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺

．
材料2：選擇性催化還原法（SCR）脫除NO_x具有較高的效率，是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的工藝．在一定條件下可用SnO₂/Al₂O₃等多種催化劑實(shí)現(xiàn)丙烯選擇性還原NO_x，
③18NO（g）+2C₃H₆（g）?9N₂（g）+6CO₂（g）+6H₂O（g）；△H₁
④18NO₂（g）+4C₃H₆（g）?9N₂（g）+12CO₂（g）+12H₂O（g）；△H₂
探究丙烯還原NO_x有關(guān)問題：
（4）在容積相同的兩組均為多個(gè)密閉容器內(nèi)（裝有等量的某種催化劑），分別充入同量的NO_x及C₃H₆，在不同溫度下，同時(shí)發(fā)生可逆反應(yīng)③或④，并分別在t秒時(shí)測定其中NO_x轉(zhuǎn)化率，繪得如如圖2所示，下列說法不正確的是

BDE

．（填序號(hào)）
A．反應(yīng)③的△H_l＜0；反應(yīng)④的△H₂＜0
B．反應(yīng)③中，當(dāng)反應(yīng)消耗2molNO的同時(shí)生成了1molN₂，說明該反應(yīng)已達(dá)平衡
C．該催化劑在450℃活性最大
D．對(duì)于反應(yīng)③，其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，NO轉(zhuǎn)化率增大
E．相同條件下，NO₂的轉(zhuǎn)化率要比NO的大．

Answer 1

分析：（1）令反應(yīng)①生成氧氣的濃度為xmol/L，反應(yīng)②生成的氧氣的濃度為ymol/L，根據(jù)平衡時(shí)二氧化氮、氧氣濃度列放出計(jì)算x、y的值，進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)②中NO₂的濃度變化量，據(jù)此反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率，利用極限法判斷N₂O₅（g）的起始濃度；
（2）發(fā)生反應(yīng)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，反應(yīng)①中n（NO₂）：n（O₂）=4：1，反應(yīng)②中n（NO）：n（O₂）=2：1≥4：3，故需要通入氧氣；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅發(fā)生氧化反應(yīng)，所以N₂O₅在陽極區(qū)生成；N₂O₄在硝酸存在條件下，放電生成N₂O₅與氫離子；
（4）A．由圖象可知，氮氧化物轉(zhuǎn)化率隨溫度變化先增大，后減小，說明反應(yīng)達(dá)到平衡后升溫平衡逆向進(jìn)行，依據(jù)平衡移動(dòng)原理分析判斷反應(yīng)熱效應(yīng)；
B．反應(yīng)③中，當(dāng)反應(yīng)消耗2molNO的同時(shí)生成了1molN₂，都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按此比例進(jìn)行；
C．催化劑活性最大是指氮氧化物轉(zhuǎn)化率最大時(shí)的溫度，結(jié)合圖象分析判斷；
D．增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，據(jù)此分析解答；
E．由圖象可知，相同溫度下，NO₂的轉(zhuǎn)化率要比NO的小．

解答：解：（1）令反應(yīng)①生成氧氣的濃度為xmol/L，反應(yīng)②生成的氧氣的濃度為ymol/L，則：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
   2x          4x       x
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
  2y                 y
達(dá)平衡時(shí)，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1，則：

x+y=1.3 4x-2y=0.4

，解得x=0.5，y=0.8，
故反應(yīng)②中NO₂的濃度變化量=2y=1.6mol/L，反應(yīng)②中NO₂的轉(zhuǎn)化率=

2y

4x

=

1.6mol/L

4×0.5mol/L

×100%=80%；
利用可逆反應(yīng)變化完全轉(zhuǎn)化，故反應(yīng)①中N₂O₅（g）的起始濃度＞2x=1mol/L，
故答案為：80%；1；
（2）發(fā)生反應(yīng)4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，反應(yīng)①中n（NO₂）：n（O₂）=4：1，反應(yīng)②中n（NO）：n（O₂）=2：1≥4：3，故需要通入氧氣，
故答案為：需要；
（3）從電解原理來看，N₂O₄制備N₂O₅為氧化反應(yīng)，則N₂O₅應(yīng)在陽極區(qū)生成，反應(yīng)式為N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案為：陽極；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（4）A．由圖象可知，氮氧化物轉(zhuǎn)化率隨溫度變化先增大，后減小，說明反應(yīng)達(dá)到平衡后升溫平衡逆向進(jìn)行，故逆向是吸熱反應(yīng)，正向是放熱反應(yīng)，所以△H₁＜0，△H₂＜0，故A正確；
B．反應(yīng)③中，當(dāng)反應(yīng)消耗2molNO的同時(shí)生成了1molN₂，都表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按此比例進(jìn)行，不能說明到達(dá)平衡，故B錯(cuò)誤；
C．催化劑活性最大是指氮氧化物轉(zhuǎn)化率最大時(shí)的溫度，由圖催化劑在450℃時(shí)活性最大，故C正確；
D．增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，故D錯(cuò)誤；
E．由圖象可知，相同溫度下，NO₂的轉(zhuǎn)化率要比NO的小，故E錯(cuò)誤；
故答案為：BDE．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、原電池、化學(xué)平衡影響因素、圖象分析等，難度中等，（1）中計(jì)算注意兩個(gè)反應(yīng)都進(jìn)行，計(jì)算反應(yīng)②中二氧化氮濃度變化量是關(guān)鍵，（4）中注意分析溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率影響，題目難度中等．