Question

【題目】CO2的綠色減排、捕捉、轉(zhuǎn)化是人類可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。

（1）CO2來源之一是汽車尾氣

①根據(jù)上圖，寫出氣缸內(nèi)產(chǎn)生NO的熱化學(xué)方程式________。

②寫出轉(zhuǎn)換器中在催化劑作用下NOx和CO反應(yīng)的化學(xué)方程式________。

③在催化轉(zhuǎn)換器中機(jī)動(dòng)車尾氣轉(zhuǎn)化效率與空燃比（空氣與燃油氣的體積比）的關(guān)系如右圖。若空燃比小于14.7，氧氣不足，CxHy和CO不能被完全氧化，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化效率降低；若空燃比大于14.7，則NOx的轉(zhuǎn)化效率降低，原因是________。

（2）利用NaOH溶液可以“捕捉” CO2

已知：0.448L CO2（已折算標(biāo)準(zhǔn)狀況）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，經(jīng)過濾、洗滌、干燥后，稱重為1.97g，則吸收液中c(Na2CO3) = ________。（該條件下NaHCO3與BaCl2不反應(yīng)）

②對(duì)該吸收液，下列判斷正確的是________。

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）工業(yè)上可用CO2來制甲醇

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

根據(jù)圖1分析，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，反應(yīng)溫度選擇250℃的理由________。

②利用光電催化原理，由CO2和H2O制備CH3OH的裝置如圖2。寫出右側(cè)的電極反應(yīng)式________。

Answer 1

【答案】 N2(g)+O2(g)====2NO(g) ΔH = +180kJ·mol-1 2xCO+2NOx=======N2+2xCO2 氧氣過量，還原性氣體CO和Cx Hy首先和O2反應(yīng)，使得NOx的還原反應(yīng)很難繼續(xù)進(jìn)行 0.1mol·L-1 b c 溫度低于250°C時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率較大但催化劑的催化效率低，反應(yīng)速率慢；若溫度高于250°C時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率和催化效率都較低 CO2+6e-+6H+====CH3OH+H2O

【解析】（1）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、反應(yīng)條件的控制，①斷裂1molN2中化學(xué)鍵時(shí)吸收的能量為946kJ，斷裂1molO2中的化學(xué)鍵吸收的能量是498kJ，生成2molNO中化學(xué)鍵放出的能量是2×632kJ，此反應(yīng)吸收的能量是(946＋498－2×632)kJ=180kJ，即熱化學(xué)反應(yīng)方程式為 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = +180kJ·mol－1；②根據(jù)流程，轉(zhuǎn)換器中NOx和CO反應(yīng)生成CO2、N2，化學(xué)反應(yīng)方程式為2xCO+2NOx=N2+2xCO2 ；③轉(zhuǎn)化率降低的原因是氧氣過量，還原性氣體CO和Cx Hy，首先還原性氣體和O2反應(yīng)，使得NOx的還原反應(yīng)很難繼續(xù)進(jìn)行；（2）考查化學(xué)計(jì)算和離子濃度大小比較；①加入BaCl2溶液，發(fā)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根據(jù)碳元素守恒，n(NaHCO3)=(0.448/22.4－0.01)mol=0.01mol，a、Na2CO3和NaHCO3物質(zhì)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錯(cuò)誤；b、根據(jù)電荷守恒，得出c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HCO3－)＋2c(CO32－)，故b正確；c、根據(jù)物料守恒， c (H2CO3) + c (HCO3－ ) + c (CO32－ ) =0.2mol·L－1，故c正確；（3）考查反應(yīng)條件的控制、電極反應(yīng)式的書寫，①根據(jù)圖1，250℃時(shí)，催化效應(yīng)最高，溫度低于250°C時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率較大但催化劑的催化效率低，反應(yīng)速率慢；若溫度高于250°C時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率和催化效率都較低；②根據(jù)電子或H＋移動(dòng)的方向，以及原電池的工作原理，即右側(cè)為正極，根據(jù)目的，右側(cè)電極反應(yīng)式CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O。