研究碳、氮的單質(zhì)及其化合物的反應(yīng)對(duì)緩解環(huán)境污染、能源危機(jī)具有重要意義。
Ⅰ.CO₂的捕獲與利用
（1）CO₂可以被NaOH溶液捕獲。若所得溶液c（HCO₃^-）：c（CO₃^2-）=2：1，溶液pH=

10

10

。（室溫下，H₂CO₃的K₁=4×10^-7，K₂=5×10^-11）
（2）利用CO₂和H₂合成二甲醚（CH₃OCH₃）的過程包括如下反應(yīng)
甲醇合成：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂Og）△H₁=akJ?mol^-1
甲醇脫水：2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₂=bkJ?mol^-1
則合成二甲醚總反應(yīng)熱化學(xué)方程式：2CO₂（g）+6H₂（g）═CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）△H=

（b+2a）

（b+2a）

kJ?mol^-1
（3）合成二甲醚所用的CO₂可利用氨水從工業(yè)廢氣中捕獲，捕獲過程中會(huì)生成中間產(chǎn)物NH₂COONH₄為測(cè)定該反應(yīng)的有關(guān)熱力學(xué)參數(shù)，將一定量純凈的NH₂COONH₄置于5L的真空鋼瓶中，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），實(shí)驗(yàn)測(cè)得氣體總濃度（10^-3mol/L）與溫度、時(shí)間的關(guān)系如表所示。

溫度 時(shí)間	15℃	25℃	35℃
0	0	0	0
t1	0.9	2.7	8.1
t2	2.4	4.8	9.4
t3	2.4	4.8	9.4

①該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因

氨基甲酸銨分解反應(yīng)是固體變成氣體，混亂程度變大，△S＞0

氨基甲酸銨分解反應(yīng)是固體變成氣體，混亂程度變大，△S＞0

。
②25℃，t₃時(shí)刻將鋼瓶體積壓縮為2.5L，達(dá)到新平衡時(shí)CO₂的濃度為

1.6×10^-3

1.6×10^-3

mol/L
（4）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)CO₂熔鹽捕獲與轉(zhuǎn)化裝置如圖所示，c極電極反應(yīng)式為

2C₂O₅^2--4e^-═4CO₂↑+O₂↑

2C₂O₅^2--4e^-═4CO₂↑+O₂↑

。

Ⅱ.消除水體中硝態(tài)氮
某科研小組研究液相催化還原法去除水體中NO₃^-的方法中使用的固體催化劑d-Cu/TiO₂的催化條件。
圖a：Pd-Cu/TiO₂分步催化還原機(jī)理。
圖b：其他條件相同，不同pH時(shí)，反應(yīng)1小時(shí)后NO₃^-轉(zhuǎn)化率和不同產(chǎn)物在總還原產(chǎn)物中所占的物質(zhì)的量的百分比。

（5）該液相催化還原法中所用的還原劑是

H₂

H₂

。
（6）研究表明：溶液的pH對(duì)Pd表面所帶電荷有影響，但對(duì)Pd吸附H的能力影響不大。
①隨pH增大，N₂和氨態(tài)氮在還原產(chǎn)物中的百分比均減小，原因是

Pd表面吸附的NO₂^-數(shù)目減小

Pd表面吸附的NO₂^-數(shù)目減小

，導(dǎo)致反應(yīng)ⅱ的化學(xué)反應(yīng)速率降低。
②消除水體中硝態(tài)氮時(shí)，保持NO₃^-較高轉(zhuǎn)化率的情況下，隨pH減小，還原產(chǎn)物中

n

（

N

2

）

n

（

氨態(tài)氮

）

增大，更有利于

2NO₂^-+6H=N₂+2H₂O+2OH^-

2NO₂^-+6H=N₂+2H₂O+2OH^-

（用離子方程式表示）反應(yīng)的進(jìn)行。