Question

【题目】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) ΔH,在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的量浓度如下：

时间/min 浓度/(mol/L)	0	10	20	30	40	50
NO	2.0	1.16	0.80	0.80	0.96	0.96
N2	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72
CO2	0	0.42	0.60	0.60	0.72	0.72

①根据图表数据分析T1℃时，该反应在0-20min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= 。

②30min后，只改变某一条件，根据上表的数据判断改变的条件可能是 (填字母代号)。

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5:3:3，则达到新平衡时NO的转化率 (填“升高”或“降低”)，ΔH 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：

Answer 1

【答案】（1）①0.03；0．56(或9/16)②BC；③降低；<；

（2）2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol－1

（3）CH3OCH3— 12e_ +16OH-== 2CO32-+ 11H2O

【解析】

试题分析：（1）①T1℃时，该反应在0-20min的平均反应速率v(N2)= =0.03mol·L－1·min－1；平衡浓度c(NO)=0.80mol/L，c(N2)=0.6mol/L，c(CO2)=0.60mol/L，C(s)+2NO(g)═N2(g)+CO2(g)，平衡常数K==0.56；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，图表数据分析可知一氧化氮，氮气，二氧化碳浓度都增大；A．加入合适的催化剂，只能改变化学反应速率，不能改变平衡，浓度不变，故A不符合；B．适当缩小容器的体积，反应前后是气体体积不变的反应，平衡不动，但个物质浓度增大，符合要求，故B符合；C．通入一定量的NO，反应正向进行，达到平衡后一氧化氮、氮气、二氧化碳浓度增大，故C符合；D．加入一定量的活性炭是固体，对平衡无影响，故D不符合；故答案为BC；

③30min时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则平衡向逆反应方向移动，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，则ΔH＜0，平衡逆向移动，NO转化率降低；

（2）根据盖斯定律①×2+②，则CO2(g)加H2(g)转化为CH3OCH3(g)和H2O(g)的热化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7 kJmol-1；

（3）二甲醚燃料电池工作时负极是二甲醚发生氧化反应，具体电极反应式为CH3OCH3— 12e_ +16OH-= 2CO32-+ 11H2O。