Question

【題目】CO2既是溫室氣體，也是重要的化工原料，二氧化碳的捕捉和利用是我國能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)略方向。

（1）用活性炭還原法可以處理汽車尾氣中的氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發(fā)生反應(yīng)C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g) △H，在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測得各物質(zhì)的量濃度如下：

濃度/(mol/L)/\時(shí)間/min	0	10	20	30	40
NO	2.0	1.16	0.40	0.40	0.6
N2	0	0.42	0.80	0.80	1.2
CO2	0	0.42	0.80	0.80	1.2

①若30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2：3：3，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率______________（填“升高”或“降低”），△H_____0（填“>”或“<”）。

②根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0～10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)＝______________mol·L-1·min-1；計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_____________。

③若30min后只改變某一條件，據(jù)上表中的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是____________（填字母編號）。

A.加入合適的催化劑 B.適當(dāng)縮小容器的體積

C.通入一定量的NO D.加入一定量的活性炭

（2）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成二甲醚。已知：

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝-49.1 kJ·mol－1

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝-24.5 kJ·mol－1

寫出CO2(g)和H2(g)轉(zhuǎn)化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式_______________________。

（3）二甲醚燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、電量大的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，一種二甲醚氧氣電池（電解質(zhì)為KOH溶液）的負(fù)極反應(yīng)式為：_______________________。

（4）常溫下，用NaOH溶液作CO2捕捉劑不僅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工產(chǎn)品Na2CO3。

①若某次捕捉后得到pH=10 的溶液，則溶液中c(CO32-)∶c(HCO3-)=_______________。[常溫下K1(H2CO3)=4.4×10-7、 K2(H2CO3)=5×10-11]。

②欲用2LNa2CO3溶液將4.66gBaSO4 固體全都轉(zhuǎn)化為BaCO3，則所用的Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為__________________________。[已知：常溫下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10]。（忽略溶液體積的變化）

Answer 1

【答案】 降低 < 0.042 4.0 BC 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol-1 CH3OCH3 — 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O 1：2或0.5 0.11mol/L

【解析】(1)①由20min平衡時(shí)NO、N2、CO2的濃度之比為0.40:0.80:0.80=1：2：2，30min后升高溫度至T2℃，達(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為2：3：3，可知升高溫度平衡逆向移動(dòng)，達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率降低，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，故答案為：降低；＜；

②該反應(yīng)在0-10min的平均反應(yīng)速率v(N2)= =0.042molL-1min-1；由表格數(shù)據(jù)可知，20min達(dá)到平衡狀態(tài)，則

C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)

開始2.0 00

轉(zhuǎn)化1.6 0.80.8

平衡0.04 0.8 0.8

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==4；故答案為：0.042；4；

③A．加入合適的催化劑，平衡不移動(dòng)，與圖像不符，故A不選；B．適當(dāng)縮小容器的體積，平衡不移動(dòng)，但濃度均增大，與圖像符合，故B選；C．通入一定量的NO，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物、生成物濃度均增大，與圖像符合，故C選；D．加入一定量的活性炭，平衡不移動(dòng)，與圖像不符，故D不選；故答案為：BC；

(2)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.1kJmol-1，②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.5kJmol-1，結(jié)合蓋斯定律可知，①×2+②得到2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H=(-49.1kJmol-1)×2+(-24.5kJmol-1)=-122.7kJmol-1，即熱化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7kJmol-1，故答案為：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7kJmol-1；

(3)二甲醚氧氣電池(電解質(zhì)為KOH溶液)，負(fù)極上CH3OCH3失去電子生成碳酸根離子，負(fù)極反應(yīng)是為CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O，故答案為：CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；

(4)①若某次捕捉后得到pH=10的溶液，則溶液酸堿性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，則===0.5，故答案為：0.5；

②4.66gBaSO4的物質(zhì)的量為=0.02mol，根據(jù)CO32-+BaSO4BaCO3+ SO42-，K===0.1，反應(yīng)后溶液中c(SO42-)==0.01mol/L，則平衡時(shí)c(CO32-)=0.1mol/L，因此開始時(shí)Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度至少為0.1mol/L+0.01mol/L=0.11 mol/L，故答案為：0.11mol/L。