Question

【题目】CO2的绿色减排、捕捉、转化是人类可持续发展的重要战略之一。

（1）CO2来源之一是汽车尾气

①根据上图，写出气缸内产生NO的热化学方程式________。

②写出转换器中在催化剂作用下NOx和CO反应的化学方程式________。

③在催化转换器中机动车尾气转化效率与空燃比（空气与燃油气的体积比）的关系如右图。若空燃比小于14.7，氧气不足，CxHy和CO不能被完全氧化，导致其转化效率降低；若空燃比大于14.7，则NOx的转化效率降低，原因是________。

（2）利用NaOH溶液可以“捕捉” CO2

已知：0.448L CO2（已折算标准状况）被NaOH溶液充分吸收，得到100mL含有Na2CO3和NaHCO3的吸收液。

①向吸收液中加入足量BaCl2溶液得到沉淀，经过滤、洗涤、干燥后，称重为1.97g，则吸收液中c(Na2CO3) = ________。（该条件下NaHCO3与BaCl2不反应）

②对该吸收液，下列判断正确的是________。

a . c (CO32- ) > c (HCO3- )

b. 2c (CO32- ) + c (HCO3- ) + c (OH- ) = c (H+ ) + c (Na+ )

c. c (H2CO3) + c (HCO3- ) + c (CO32- ) =0.2molL-1

（3）工业上可用CO2来制甲醇

①CO2 (g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH < 0

根据图1分析，实际工业生产中，反应温度选择250℃的理由________。

②利用光电催化原理，由CO2和H2O制备CH3OH的装置如图2。写出右侧的电极反应式________。

Answer 1

【答案】 N2(g)+O2(g)====2NO(g) ΔH = +180kJ·mol-1 2xCO+2NOx=======N2+2xCO2 氧气过量，还原性气体CO和Cx Hy首先和O2反应，使得NOx的还原反应很难继续进行 0.1mol·L-1 b c 温度低于250°C时，CO2的转化率较大但催化剂的催化效率低，反应速率慢；若温度高于250°C时，CO2的转化率和催化效率都较低 CO2+6e-+6H+====CH3OH+H2O

【解析】（1）考查热化学反应方程式的书写、化学反应方程式的书写、反应条件的控制，①断裂1molN2中化学键时吸收的能量为946kJ，断裂1molO2中的化学键吸收的能量是498kJ，生成2molNO中化学键放出的能量是2×632kJ，此反应吸收的能量是(946＋498－2×632)kJ=180kJ，即热化学反应方程式为 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = +180kJ·mol－1；②根据流程，转换器中NOx和CO反应生成CO2、N2，化学反应方程式为2xCO+2NOx=N2+2xCO2 ；③转化率降低的原因是氧气过量，还原性气体CO和Cx Hy，首先还原性气体和O2反应，使得NOx的还原反应很难继续进行；（2）考查化学计算和离子浓度大小比较；①加入BaCl2溶液，发生BaCl2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaCl，n(Na2CO3)=n(BaCO3)=1.97/197mol=0.01mol，c(Na2CO3)=0.01/(100×10－3)mol·L－1=0.1mol·L－1；②根据碳元素守恒，n(NaHCO3)=(0.448/22.4－0.01)mol=0.01mol，a、Na2CO3和NaHCO3物质的量相等，但CO32－水解程度大于HCO3－水解程度，因此c(HCO3－)>c(CO32－)，故a错误；b、根据电荷守恒，得出c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HCO3－)＋2c(CO32－)，故b正确；c、根据物料守恒， c (H2CO3) + c (HCO3－ ) + c (CO32－ ) =0.2mol·L－1，故c正确；（3）考查反应条件的控制、电极反应式的书写，①根据图1，250℃时，催化效应最高，温度低于250°C时，CO2的转化率较大但催化剂的催化效率低，反应速率慢；若温度高于250°C时，CO2的转化率和催化效率都较低；②根据电子或H＋移动的方向，以及原电池的工作原理，即右侧为正极，根据目的，右侧电极反应式CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O。