Question

【題目】二氧化碳的捕捉和利用是我國(guó)能源領(lǐng)域的一個(gè)重要戰(zhàn)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(fā)生反應(yīng)C(s) + 2NO(g) N2(g) + CO2(g) ΔH,在T1℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到不同時(shí)間測(cè)得各物質(zhì)的量濃度如下：

時(shí)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(jù)圖表數(shù)據(jù)分析T1℃時(shí)，該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)速率

v(N2)= mol·L－1·min－1；計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。

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

A．加入合適的催化劑

B．適當(dāng)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(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5:3:3，則達(dá)到新平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率 (填“升高”或“降低”)，ΔH 0(填“>”或“<”).

（2）工業(yè)上用CO2和H2反應(yīng)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(zhuǎn)化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學(xué)方程式 。

（3）二甲醚燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化率高、電量大的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，一種二甲醚氧氣電池(電解質(zhì)為KOH溶液)的負(fù)極反應(yīng)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(shí)，該反應(yīng)在0-20min的平均反應(yīng)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(shù)K==0.56；

②30min后，只改變某一條件，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，圖表數(shù)據(jù)分析可知一氧化氮，氮?dú)�，二氧化碳濃度都增大；A．加入合適的催化劑，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變平衡，濃度不變，故A不符合；B．適當(dāng)縮小容器的體積，反應(yīng)前后是氣體體積不變的反應(yīng)，平衡不動(dòng)，但個(gè)物質(zhì)濃度增大，符合要求，故B符合；C．通入一定量的NO，反應(yīng)正向進(jìn)行，達(dá)到平衡后一氧化氮、氮?dú)�、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(duì)平衡無(wú)影響，故D不符合；故答案為BC；

③30min時(shí)，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(dá)到平衡時(shí)，容器中NO、N2、CO2的濃度之比為5：3：3，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH＜0，平衡逆向移動(dòng)，NO轉(zhuǎn)化率降低；

（2）根據(jù)蓋斯定律①×2+②，則CO2(g)加H2(g)轉(zhuǎn)化為CH3OCH3(g)和H2O(g)的熱化學(xué)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(shí)負(fù)極是二甲醚發(fā)生氧化反應(yīng)，具體電極反應(yīng)式為CH3OCH3— 12e_ +16OH-= 2CO32-+ 11H2O。