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%
80%
,N2O5(g)的起始濃度應(yīng)不低于
1
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
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(yáng)極
陽(yáng)極
(填“陽(yáng)極”或“陰極”)區(qū)生成,其電極反應(yīng)式為
N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+
N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+

材料2:選擇性催化還原法(SCR)脫除NOx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NOx
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NOx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NOx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(cè)定其中NOx轉(zhuǎn)化率,繪得如如圖2所示,下列說法不正確的是
BDE
BDE
.(填序號(hào))
A.反應(yīng)③的△Hl<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.
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(yáng)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。
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(yáng)極區(qū)生成,反應(yīng)式為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+,
故答案為:陽(yáng)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.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

同步練習(xí)冊(cè)答案