Question

【題目】二氧化碳的捕捉和利用是我國能源領域的一個重要戰略方向。

（1）用活性炭還原法可以處理汽車尾氣中的氮氧化物，某研究小組向某密閉容器加入一定量的活性炭和NO，發生反應C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH,在T1℃時，反應進行到不同時間測得各物質的量濃度如下：

時間/min 濃度/(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根據圖表數據分析T1℃時，該反應在0-20min的平均反應速率

v(N2)= mol·L－1·min－1；計算該反應的平衡常數K= 。

②30min后，只改變某一條件，根據上表的數據判斷改變的條件可能是 (填字母代號)。

A．加入合適的催化劑

B．適當縮小容器的體積

C．通入一定量的NO

D．加入一定量的活性炭

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，則達到新平衡時NO的轉化率 (填“升高”或“降低”)，ΔH 0(填“>”或“<”).

（2）工業上用CO2和H2反應合成二甲醚。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

寫出CO2(g)和H2(g)轉化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學方程式 。

（3）二甲醚燃料電池具有能量轉化率高、電量大的特點而被廣泛應用，一種二甲醚氧氣電池(電解質為KOH溶液)的負極反應式為：

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】

試題分析：（1）①T1℃時，該反應在0-20min的平均反應速率v(N2)= =0.03mol·L－1·min－1；平衡濃度c(NO)=0.80mol/L，c(N2)=0.6mol/L，c(CO2)=0.60mol/L，C(s)+2NO(g)═N2(g)+CO2(g)，平衡常數K==0.56；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，圖表數據分析可知一氧化氮，氮氣，二氧化碳濃度都增大；A．加入合適的催化劑，只能改變化學反應速率，不能改變平衡，濃度不變，故A不符合；B．適當縮小容器的體積，反應前后是氣體體積不變的反應，平衡不動，但個物質濃度增大，符合要求，故B符合；C．通入一定量的NO，反應正向進行，達到平衡后一氧化氮、氮氣、二氧化碳濃度增大，故C符合；D．加入一定量的活性炭是固體，對平衡無影響，故D不符合；故答案為BC；

③30min時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比=0.040：0.030：0.030=4：3：3，30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應方向移動，所以逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，則ΔH＜0，平衡逆向移動，NO轉化率降低；

（2）根據蓋斯定律①×2+②，則CO2(g)加H2(g)轉化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學方程式為2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H=-122.7 kJmol-1；

（3）二甲醚燃料電池工作時負極是二甲醚發生氧化反應，具體電極反應式為CH3OCH3— 12e_ +16OH-= 2CO32-+ 11H2O。