题目内容
【题目】低碳经济成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是一个重要研究方向， 既可变废为宝，又可减少碳的排放。工业上可用CO2和H2制备被誉为“21世纪的清洁燃料”二甲醚(CH3OCH3)：
如在500℃时，在密闭容器中将炼焦中的CO2转化为二甲醚，其相关反应为：
主反应I：2CO2 (g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1
副反应II：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) △H2
(1)已知：①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H=-90.1kJ/mol
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-24.5kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H= -41.0kJ/mol
则主反应I的△H1=______。
(2)在一定温度下某密闭容器中按CO2和H2的浓度比为1：3投料进行反应，测得不同时间段部分物质的浓度如下表：
①10-20min 内，CH3OCH3的平均反应速率v(CH3OCH3)=_______。
②根据以上数据计算主反应I的平衡常数K=______(列式，代入数据，不计算结果)。
(3)欲提高CH3OCH3产率的关键的因素是选用合适的催化剂，其原因是_______。
(4)对于反应II，温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示：下列有关说法不正确的是_______。
A.其他条件不变，若不使用催化剂，则250℃时CO2的平衡转化率可能位于Ml
B.温度低于250°C时，随温度升高甲醇的产率增大
C.M点时平衡常数比N点时平衡常数大
D.实际反应应尽可能在较低的温度下进行，以提高CO2的转化
(5)利用太阳能电池将CO2转化为乙烯、丙烯等有机化工原料，其工作原理如图所示。则a为太阳能电池的_______极，写M极上生成丙烯的电极反应式为_________。
【答案】-122.7kJ/mol 0.003mol/(L·min) 
适的催化剂能大幅提高主反应速率，从而提高二甲醚的产率 ABD 负极 3CO2+18H++18e-=6H2O+CH3CH=CH2
【解析】
(1)根据盖斯定律，将已知的三个热化学方程式叠加，可得主反应I的热化学方程式；
(2)①根据v=
计算反应速率；
②根据平衡常数的含义计算该反应达到平衡时的化学平衡常数；
(3)根据催化剂的作用分析判断；
(4)根据温度、催化剂对化学反应速率、化学平衡移动的影响分析、判断；
(5)根据电解池原理分析判断，书写电极反应式。
(1)①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H=-90.1 kJ/mol
②2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-24.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H= -41.0 kJ/mol
①×2+②-③×2，整理可得2CO2 (g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.7 kJ/mol；
(2)结合表格数据，根据v=可知在10～20min 内，CH3OCH3的平均反应速率v(CH3OCH3)=
=0.003 mol/(L·min)；
②反应开始是c(H2)=1.00 mol，平衡时c(H2)=0.30 mol，反应反应消耗H2浓度为△c(H2)=(1.00-0.30) mol/L=0.70 mol/L，其中发生反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，c(CH3OCH3)=0.10 mol/L，则c(H2O)=0.30 mol/L，反应消耗H2浓度为0.60mol/L，发生副反应CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+2H2O(g)消耗H2的非浓度是0.10mol/L，其产生的H2O的浓度是
mol/L，所以平衡时水的浓度是c(H2O)=(0.30+
)mol/L；按CO2和H2的浓度比为1：3投料，发生两个反应时CO2和H2是按1：3关系反应，达到平衡时二者的物质的量浓度比也是1：3，反应达到平衡时c(CO2)=（
-0.2+）=0.10 mol/L；故主反应I达到平衡时的化学平衡常数K=；
(3)有些物质对某一反应有催化作用，对其它反应可能无催化作用或催化效率很低，采用适当的催化剂能大幅提高主反应速率，减少副反应的发生，从而提高二甲醚的产率；
(4)A.催化剂不能影响平衡移动，只能改变反应速率，A错误；
B.温度低于250℃时，随温度升高，平衡逆向移动，甲醇的产率减小，B错误；
C.升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，所以M点时化学平衡常数大于N点，C正确；
D.较低的温度下进行反应，平衡正向进行，CO2的转化率较高，但催化剂的活性、反应速率减小，不利于反应进行，D错误；
故合理选项是ABD；
(5)CO2在M电极得到电子，被还原产生丙烯，则M电极为阴极，与电源负极连接的电极为阴极，所以a电极为阴极，M电极的电极反应式为：3CO2+18H++18e-=6H2O+CH3CH=CH2。
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【题目】NO、NO2是汽车尾气中主要的含氮氧化物。回答下列问题：
（1）已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH=___。
（2）某温度下，反应的平衡常数如下：
a.2NO2(g)N2(g)+2O2(g) K=6.7×1016
b.2NO(g)N2(g)+O2(g) K=2.2×1030
分解反应趋势较大的反应是___(填“a”或“b”)；反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的K=___(保留三位有效数字)。
（3）已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2的正反应速率v正=k1cm(NO)cn(O2)，其中k为速率常数，可通过下列实验数据计算k、m、n。
起始浓度/molL-1 | |||
组别 | NO | O2 | 初始速率 /molL-1s-1 |
1 | 0.02 | 0.0125 | 7.98×10-3 |
2 | 0.02 | 0.0250 | 15.96×10-3 |
3 | 0.04 | 0 0125 | 31.92×10-3 |
则k1=___，m=___，n=___。
（4）已知该反应的历程为：
第一步：NO+NO
N2O2 快速平衡
第二步：N2O2+O2
2NO2 慢反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：v(正)=k1c2(NO)，v(逆)=k-1c(N2O2)。下列叙述正确的是___(填字母)。
A.第一步反应的平衡常数K=
B.v(第一步的正反应)<v(第一步的反应)
C.第二步的活化能比第一步的活化能高
D.第二步中N2O2与O2的碰撞100％有效
（5）一定条件下测得容器中NO、O2、NO2浓度发生如图变化。
①NO的平衡转化率为___。
②该温度下反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数为___(保留整数)。
