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：

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/（Lmin）；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＝-49.1kJ/mol

2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）△H2＝-24.5kJ/mol

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；②BC；③降低；＜；

（2）CO2（g）+3H2（g） CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H=-122.7 kJ/mol；

（3）CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。

【解析】

試題分析：（1）①0～20min內，CO2的平均反應速率v（N2）==0.03molL-1min-1；C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），平衡濃度c（N2）=0.3mol/L；c（CO2）=0.3mol/L；c（NO）=0.4mol/L；反應的平衡常數K===0.56；故答案為：0.03；0.56；

②30min后，只改變某一條件，反應重新達到平衡，C（s）+2NO（g）N2（g）+CO2（g），依據圖表數據分析，平衡狀態物質濃度增大，依據平衡常數計算K===0.56，平衡常數隨溫度變化，平衡常數不變說明改變的條件一定不是溫度；依據數據分析，氮氣濃度增大，二氧化碳和一氧化氮濃度增大，反應前后氣體體積不變，所以可能是減小溶液體積后加入一定量一氧化氮；A．加入合適的催化劑，催化劑只改變化學反應速率，不改變化學平衡，故A錯誤；B．適當縮小容器的體積，反應前后體積不變，平衡狀態物質濃度增大，故B正確；C．通入一定量的NO，新平衡狀態下物質平衡濃度增大，故C正確；D．加入一定量的活性炭，碳是固體對平衡無影響，平衡不動，故D錯誤；故答案為：BC；

③若30min后升高溫度至T2℃，達到平衡時，容器中NO、N2、CO2的濃度之比從為5：3：3，氮氣和二氧化碳難度之比始終為1：1，所以5：3＞4：3，說明平衡向逆反應方向移動，達到新平衡時NO的轉化率，說明逆反應是吸熱反應，則正反應是放熱反應；故答案為：降低；＜；

（2）已知：①CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H1＝-49.1kJ/mol，②2CH3OH（g） CH3OCH3（g）+H2O（g） △H2＝-24.5kJ/mol，根據蓋斯定律，將①×2+②得，CO2（g）+3H2（g） CH3OCH3（g）+3H2O（g） △H=（-49.1kJ/mol）×2+（-24.5kJ/mol）=-122.7 kJ/mol，故答案為：CO2（g）+3H2（g） CH33（g）+3H2O（g） △H=-122.7 kJ/mol；

（3）二甲醚氧氣電池（電解質為KOH溶液）中負極二甲醚失去電子生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O，故答案為：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O。