Question

【題目】二氧化碳的捕捉和利用是我國(guó)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) ΔH,在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：

時(shí)間/min 濃度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.96	0.96
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72
CO2	0]	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72

①根據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0-20min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= 。

②30min后，只改變某一條件，根據(jù)上表的數(shù)據(jù)判斷改變的條件可能是 （填字母代號(hào)）。

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

③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5:3:3，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率 （填“升高”或“降低”），ΔH 0（填“>”或“<”）.

（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：

Answer 1

【答案】（1）①0.03；0.56（或9/16）②BC；③降低；<；

（2）2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol－1

（3）CH3OCH3 — 12e_ + 16OH-== 2CO32- + 11H2O

【解析】

試題分析：（1）①根據(jù)表格提供的信息，0-20min內(nèi)，氮?dú)獾臐舛仍黾恿?.60mol/L，則平均反應(yīng)速率v（N2）=0.60mol/L÷20min=0.03mol·L－1·min－1；20℃反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡濃度c（NO）=0.80mol/L，c（N2）=0.60mol/L，c（CO2）=0.60mol/L，C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g），平衡常數(shù)K=（0.60×0.60）÷（0.80×0.80）=0.56。

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮?dú)�，二氧化碳濃度都增大；A．加入合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，錯(cuò)誤；B．適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不動(dòng)，但各物質(zhì)濃度增大，符合要求，正確；C．通入一定量的NO，反應(yīng)正向進(jìn)行，達(dá)到平衡后一氧化氮、氮?dú)狻⒍�氧化碳濃度增大，正確；D．加入一定量的活性炭，對(duì)平衡無(wú)影響，錯(cuò)誤；答案選BC。

③30min時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比=0.80：0.60：0.60=4：3：3，30min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5：3：3，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NO的轉(zhuǎn)化率降低，該反應(yīng)的逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0。

（2）①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1，據(jù)蓋斯定律，①×2+②得2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol－1.

（3）在二甲醚氧氣電池中，電解質(zhì)為KOH溶液，二甲醚在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3 — 12e_ + 16OH-== 2CO32- + 11H2O。