Question

【題目】CO2的綠色減排、捕捉、轉化是人類可持續發展的重要戰略之一。

（1）CO2來源之一是汽車尾氣

①根據上圖，寫出氣缸內產生NO的熱化學方程式________。

②寫出轉換器中在催化劑作用下NOx和CO反應的化學方程式________。

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

（2）利用NaOH溶液可以“捕捉” CO2

已知：0.448L CO2（已折算標準狀況）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）

②對該吸收液，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）工業上可用CO2來制甲醇

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

根據圖1分析，實際工業生產中，反應溫度選擇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。寫出右側的電極反應式________。

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，使得NOx的還原反應很難繼續進行 0.1mol·L-1 b c 溫度低于250°C時，CO2的轉化率較大但催化劑的催化效率低，反應速率慢；若溫度高于250°C時，CO2的轉化率和催化效率都較低 CO2+6e-+6H+====CH3OH+H2O

【解析】（1）考查熱化學反應方程式的書寫、化學反應方程式的書寫、反應條件的控制，①斷裂1molN2中化學鍵時吸收的能量為946kJ，斷裂1molO2中的化學鍵吸收的能量是498kJ，生成2molNO中化學鍵放出的能量是2×632kJ，此反應吸收的能量是(946＋498－2×632)kJ=180kJ，即熱化學反應方程式為 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = +180kJ·mol－1；②根據流程，轉換器中NOx和CO反應生成CO2、N2，化學反應方程式為2xCO+2NOx=N2+2xCO2 ；③轉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，使得NOx的還原反應很難繼續進行；（2）考查化學計算和離子濃度大小比較；①加入BaCl2溶液，發生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根據碳元素守恒，n(NaHCO3)=(0.448/22.4－0.01)mol=0.01mol，a、Na2CO3和NaHCO3物質的量相等，但CO32－水解程度大于HCO3－水解程度，因此c(HCO3－)>c(CO32－)，故a錯誤；b、根據電荷守恒，得出c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c(HCO3－)＋2c(CO32－)，故b正確；c、根據物料守恒， c (H2CO3) + c (HCO3－ ) + c (CO32－ ) =0.2mol·L－1，故c正確；（3）考查反應條件的控制、電極反應式的書寫，①根據圖1，250℃時，催化效應最高，溫度低于250°C時，CO2的轉化率較大但催化劑的催化效率低，反應速率慢；若溫度高于250°C時，CO2的轉化率和催化效率都較低；②根據電子或H＋移動的方向，以及原電池的工作原理，即右側為正極，根據目的，右側電極反應式CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O。