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(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) △H，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：

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(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

（2）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)合成二甲醚（CH3OCH3）。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：______________。

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

Answer 1

【答案】 降低 ＜ 0.042 4.0 BC CH3OCH3 — 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O 1：2或0.5

【解析】（1）試題分析：由表中數(shù)據(jù)可知，在T1℃時(shí)，反應(yīng)C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)在20 min達(dá)到平衡，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為1：2：2.

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，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率降低。

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)= 0.042mol·L-1·min-1；計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝4.0。

③若30min后只改變某一條件，由上表中的數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)混合物中各組分的濃度均變?yōu)樵瓉淼?/span>1.5倍，加入合適的催化劑、加入一定量的活性炭都不可能達(dá)到這種情況；適當(dāng)縮小容器的體積使各組分的濃度變?yōu)樵瓉淼?/span>1.5倍；再通入1mol NO可以增大NO的濃度，并且使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，當(dāng)其達(dá)到平衡后可以達(dá)到這種情況，所以改變的條件可能是BC。

（2）該二甲醚氧氣電池（電解質(zhì)為KOH溶液）的總反應(yīng)為CH3OCH3+3O2-+4OH- =2CO32- + 5H2O，正極的電極反應(yīng)式為3O2+12e- + 6H2O=12OH-，負(fù)極反應(yīng)式為CH3OCH3 — 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O。

（3）若某次捕捉后得到pH=10的溶液，則c(H+)=10-10mol/L，由K2(H2CO3)=5×10-11，可以求出c(CO32-)∶c(HCO3-)=1：2（或0.5）。