Question

【题目】CO2既是温室气体，也是重要的化工原料，二氧化碳的捕捉和利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（1）用活性炭还原法可以处理汽车尾气中的氮氧化物，某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g) △H，在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

浓度/(mol/L)/\时间/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后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，则达到新平衡时NO的转化率______________（填“升高”或“降低”），△H_____0（填“>”或“<”）。

②根据图表数据分析T1℃时，该反应在0～10min内的平均反应速率v(N2)＝______________mol·L-1·min-1；计算该反应的平衡常数K＝_____________。

③若30min后只改变某一条件，据上表中的数据判断改变的条件可能是____________（填字母编号）。

A.加入合适的催化剂 B.适当缩小容器的体积

C.通入一定量的NO D.加入一定量的活性炭

（2）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。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

写出CO2(g)和H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式_______________________。

（3）二甲醚燃料电池具有能量转化率高、电量大的特点而被广泛应用，一种二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的负极反应式为：_______________________。

（4）常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。

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

②欲用2LNa2CO3溶液将4.66gBaSO4 固体全都转化为BaCO3，则所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为__________________________。[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10]。（忽略溶液体积的变化）

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平衡时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40:0.80:0.80=1：2：2，30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，可知升高温度平衡逆向移动，达到新平衡时NO的转化率降低，正反应为放热反应，△H＜0，故答案为：降低；＜；

②该反应在0-10min的平均反应速率v(N2)= =0.042molL-1min-1；由表格数据可知，20min达到平衡状态，则

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

开始2.0 00

转化1.6 0.80.8

平衡0.04 0.8 0.8

该反应的平衡常数K==4；故答案为：0.042；4；

③A．加入合适的催化剂，平衡不移动，与图像不符，故A不选；B．适当缩小容器的体积，平衡不移动，但浓度均增大，与图像符合，故B选；C．通入一定量的NO，平衡正向移动，反应物、生成物浓度均增大，与图像符合，故C选；D．加入一定量的活性炭，平衡不移动，与图像不符，故D不选；故答案为：BC；

(2)①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.1kJmol-1，②2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-24.5kJmol-1，结合盖斯定律可知，①×2+②得到2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，△H=(-49.1kJmol-1)×2+(-24.5kJmol-1)=-122.7kJmol-1，即热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7kJmol-1，故答案为：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7kJmol-1；

(3)二甲醚氧气电池(电解质为KOH溶液)，负极上CH3OCH3失去电子生成碳酸根离子，负极反应是为CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O，故答案为：CH3OCH3-12e-+16OH-═2CO32-+11H2O；

(4)①若某次捕捉后得到pH=10的溶液，则溶液酸碱性主要由CO32-+H2OHCO3-+OH-，K==，则===0.5，故答案为：0.5；

②4.66gBaSO4的物质的量为=0.02mol，根据CO32-+BaSO4BaCO3+ SO42-，K===0.1，反应后溶液中c(SO42-)==0.01mol/L，则平衡时c(CO32-)=0.1mol/L，因此开始时Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为0.1mol/L+0.01mol/L=0.11 mol/L，故答案为：0.11mol/L。