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足量的活性炭和一定量的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＝_____________。

②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

③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）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】 0.042 4.0 BC 降低 < 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】试题分析：本题考查化学反应速率和化学平衡常数的计算，外界条件对化学平衡的影响，盖斯定律的应用，燃料电池电极反应式的书写，电离平衡常数的计算，与溶度积有关的计算。

（1）①在0~10min内的平均反应速率υ（N2）=（0.42mol/L-0mol/L）10min=0.042mol/（L·min）。20min~30min各物质的物质的量浓度不变，说明反应已经达到平衡，即平衡时NO、N2、CO2物质的量浓度依次为0.40mol/L、0.80mol/L、0.80mol/L，该反应的平衡常数K=[c（N2）·c（CO2）]/c2（NO）==4。

②30min后改变一个条件，40min时NO、N2、CO2的浓度都变为30min时的1.5倍。A项，加入合适的催化剂，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；B项，适当缩小容器的体积，平衡不移动，但各物质物质的量浓度成比例增大，可能；C项，通入一定量的NO，由于C是固体，相当于增大压强，平衡不移动，但各物质物质的量浓度成比例增大，可能；D项，加入一定量的活性炭，由于C是固体，平衡不移动，各物质物质的量浓度不变，不可能；答案选BC。

③30min时NO、N2、CO2的浓度之比为0.40：0.80：0.80=1:2:2，升高温度NO、N2、CO2的浓度之比为2：3：3，即升高温度平衡向逆反应方向移动，则达到新平衡时NO的转化率降低，逆反应为吸热反应，ΔH0。

（2）将反应编号，

CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH1＝-49.1 kJ·mol－1（①式）

2CH3OH（g） CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH2＝-24.5 kJ·mol－1（②式）

应用盖斯定律，①式2+②式得2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）ΔH=2ΔH1+ΔH2=2（-49.1kJ/mol）+（-24.5kJ/mol）=-122.7kJ/mol，反应的热化学方程式为2CO2（g）+6H2（g）CH3OCH3（g）+3H2O（g）ΔH=-122.7kJ/mol。

（3）二甲醚氧气电池中电解质为KOH溶液，负极二甲醚被氧化成CO32-，1mol二甲醚失去12mol电子，负极反应式为CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

（4）①H2CO3的电离方程式为H2CO3H++HCO3-、HCO3-H++CO32-，K2（H2CO3）=[c（H+）·c（CO32-）]/c（HCO3-），则c（CO32-）：c（HCO3-）= K2（H2CO3）/c（H+）=510-11（110-10）=1:2。

②n（BaSO4）==0.02mol，沉淀转化的离子方程式为BaSO4（s）+CO32-（aq）BaCO3（s）+SO42-（aq），该反应的平衡常数K=c（SO42-）/c（CO32-）=Ksp（BaSO4）/Ksp（BaCO3）=110-11（110-10）=0.1；根据离子方程式，当BaSO4固体全部转化时消耗CO32-物质的量为0.02mol，生成的SO42-物质的量为0.02mol，溶液中c（SO42-）=0.02mol2L=0.01mol/L，溶液中c（CO32-）= c（SO42-）/K=0.01mol/L0.1=0.1mol/L；所用Na2CO3物质的量浓度至少为0.02mol2L+0.1mol/L=0.11mol/L。