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（CH3OCH3）。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：______________。

（3）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。若某次捕捉后得到pH=10 的溶液，则溶液c(CO32-)∶c(HCO3-)=____________。[常温下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）试题分析：由表中数据可知，在T1℃时，反应C(s)+ 2NO(g) N2(g)+CO2(g)在20 min达到平衡，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为1：2：2.

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，则平衡向逆反应方向移动，所以该反应为放热反应，△H＜0，达到新平衡时NO的转化率降低。

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)= 0.042mol·L-1·min-1；计算该反应的平衡常数K＝4.0。

③若30min后只改变某一条件，由上表中的数据可知，反应混合物中各组分的浓度均变为原来的1.5倍，加入合适的催化剂、加入一定量的活性炭都不可能达到这种情况；适当缩小容器的体积使各组分的浓度变为原来的1.5倍；再通入1mol NO可以增大NO的浓度，并且使平衡向正反应方向移动，当其达到平衡后可以达到这种情况，所以改变的条件可能是BC。

（2）该二甲醚氧气电池（电解质为KOH溶液）的总反应为CH3OCH3+3O2-+4OH- =2CO32- + 5H2O，正极的电极反应式为3O2+12e- + 6H2O=12OH-，负极反应式为CH3OCH3 — 12e- + 16OH- = 2CO32- + 11H2O。

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