Question

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）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）①根据表格提供的信息，0-20min内，氮气的浓度增加了0.60mol/L，则平均反应速率v（N2）=0.60mol/L÷20min=0.03mol·L－1·min－1；20℃反应达到平衡状态，平衡浓度c（NO）=0.80mol/L，c（N2）=0.60mol/L，c（CO2）=0.60mol/L，C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g），平衡常数K=（0.60×0.60）÷（0.80×0.80）=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，错误；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，但各物质浓度增大，符合要求，正确；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，正确；D．加入一定量的活性炭，对平衡无影响，错误；答案选BC。

③30min时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比=0.80：0.60：0.60=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，NO的转化率降低，该反应的逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，ΔH<0。

（2）①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.1 kJ·mol－1，②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2＝－24.5 kJ·mol－1，据盖斯定律，①×2+②得2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H＝－122.7 kJ·mol－1.

（3）在二甲醚氧气电池中，电解质为KOH溶液，二甲醚在负极失电子发生氧化反应，则负极反应式为CH3OCH3 — 12e_ + 16OH-== 2CO32- + 11H2O。

考点：考查化学反应速率、化学平衡常数的计算，热化学方程式，燃料电池等知识。