Question

材料1：N₂O₅是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注．一定温度下，在密闭容器中N₂O₅可发生下列反应：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）；△H＞0
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）；△H＞0

若达平衡时，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1．
（1）反应②中NO₂的转化率为

80%

，N₂O₅（g）的起始浓度应不低于

1

mol?L^-1．
（2）将密闭容器内的氮氧化物用水吸收完全转化为硝酸，是否还需要通入氧气？

需要

（填“需要”或“不需要”）．
（3）如图1装置可用于制备N₂O₅，则N₂O₅在电解池的

阳极

（填“阳极”或“阴极”）区生成，其电极反应式为

N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺

．
材料2：选择性催化还原法（SCR）脱除NO_x具有较高的效率，是目前工业中应用最广泛的工艺．在一定条件下可用SnO₂/Al₂O₃等多种催化剂实现丙烯选择性还原NO_x，
③18NO（g）+2C₃H₆（g）?9N₂（g）+6CO₂（g）+6H₂O（g）；△H₁
④18NO₂（g）+4C₃H₆（g）?9N₂（g）+12CO₂（g）+12H₂O（g）；△H₂
探究丙烯还原NO_x有关问题：
（4）在容积相同的两组均为多个密闭容器内（装有等量的某种催化剂），分别充入同量的NO_x及C₃H₆，在不同温度下，同时发生可逆反应③或④，并分别在t秒时测定其中NO_x转化率，绘得如如图2所示，下列说法不正确的是

BDE

．（填序号）
A．反应③的△H_l＜0；反应④的△H₂＜0
B．反应③中，当反应消耗2molNO的同时生成了1molN₂，说明该反应已达平衡
C．该催化剂在450℃活性最大
D．对于反应③，其他条件不变时，增大压强，NO转化率增大
E．相同条件下，NO₂的转化率要比NO的大．

Answer 1

分析：（1）令反应①生成氧气的浓度为xmol/L，反应②生成的氧气的浓度为ymol/L，根据平衡时二氧化氮、氧气浓度列放出计算x、y的值，进而计算反应②中NO₂的浓度变化量，据此反应②中NO₂的转化率，利用极限法判断N₂O₅（g）的起始浓度；
（2）发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，反应①中n（NO₂）：n（O₂）=4：1，反应②中n（NO）：n（O₂）=2：1≥4：3，故需要通入氧气；
（3）由N₂O₄制取N₂O₅发生氧化反应，所以N₂O₅在阳极区生成；N₂O₄在硝酸存在条件下，放电生成N₂O₅与氢离子；
（4）A．由图象可知，氮氧化物转化率随温度变化先增大，后减小，说明反应达到平衡后升温平衡逆向进行，依据平衡移动原理分析判断反应热效应；
B．反应③中，当反应消耗2molNO的同时生成了1molN₂，都表示正反应速率，反应始终按此比例进行；
C．催化剂活性最大是指氮氧化物转化率最大时的温度，结合图象分析判断；
D．增大压强平衡向体积减小的方向移动，据此分析解答；
E．由图象可知，相同温度下，NO₂的转化率要比NO的小．

解答：解：（1）令反应①生成氧气的浓度为xmol/L，反应②生成的氧气的浓度为ymol/L，则：
①2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）
   2x          4x       x
②2NO₂（g）?2NO（g）+O₂（g）
  2y                 y
达平衡时，c（NO₂）=0.4mol?L^-1，c（O₂）=1.3mol?L^-1，则：

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

，解得x=0.5，y=0.8，
故反应②中NO₂的浓度变化量=2y=1.6mol/L，反应②中NO₂的转化率=

2y

4x

=

1.6mol/L

4×0.5mol/L

×100%=80%；
利用可逆反应变化完全转化，故反应①中N₂O₅（g）的起始浓度＞2x=1mol/L，
故答案为：80%；1；
（2）发生反应4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃，4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，反应①中n（NO₂）：n（O₂）=4：1，反应②中n（NO）：n（O₂）=2：1≥4：3，故需要通入氧气，
故答案为：需要；
（3）从电解原理来看，N₂O₄制备N₂O₅为氧化反应，则N₂O₅应在阳极区生成，反应式为N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺，
故答案为：阳极；N₂O₄+2HNO₃-2e^-=2N₂O₅+2H⁺；
（4）A．由图象可知，氮氧化物转化率随温度变化先增大，后减小，说明反应达到平衡后升温平衡逆向进行，故逆向是吸热反应，正向是放热反应，所以△H₁＜0，△H₂＜0，故A正确；
B．反应③中，当反应消耗2molNO的同时生成了1molN₂，都表示正反应速率，反应始终按此比例进行，不能说明到达平衡，故B错误；
C．催化剂活性最大是指氮氧化物转化率最大时的温度，由图催化剂在450℃时活性最大，故C正确；
D．增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应方向移动，NO的转化率降低，故D错误；
E．由图象可知，相同温度下，NO₂的转化率要比NO的小，故E错误；
故答案为：BDE．

点评：本题考查了化学平衡有关计算、原电池、化学平衡影响因素、图象分析等，难度中等，（1）中计算注意两个反应都进行，计算反应②中二氧化氮浓度变化量是关键，（4）中注意分析温度对转化率影响，题目难度中等．