研究碳、氮的單質及其化合物的反應對緩解環境污染、能源危機具有重要意義。
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
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熱化學方程式：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可利用氨水從工業廢氣中捕獲，捕獲過程中會生成中間產物NH₂COONH₄為測定該反應的有關熱力學參數，將一定量純凈的NH₂COONH₄置于5L的真空鋼瓶中，一定溫度下發生反應：NH₂COONH₄（s）?2NH₃（g）+CO₂（g），實驗測得氣體總濃度（10^-3mol/L）與溫度、時間的關系如表所示。

溫度 時間	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該反應能自發進行的原因

氨基甲酸銨分解反應是固體變成氣體，混亂程度變大，△S＞0

氨基甲酸銨分解反應是固體變成氣體，混亂程度變大，△S＞0

。
②25℃，t₃時刻將鋼瓶體積壓縮為2.5L，達到新平衡時CO₂的濃度為

1.6×10^-3

1.6×10^-3

mol/L
（4）我國科學家設計CO₂熔鹽捕獲與轉化裝置如圖所示，c極電極反應式為

2C₂O₅^2--4e^-═4CO₂↑+O₂↑

2C₂O₅^2--4e^-═4CO₂↑+O₂↑

。

Ⅱ.消除水體中硝態氮
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分步催化還原機理。
圖b：其他條件相同，不同pH時，反應1小時后NO₃^-轉化率和不同產物在總還原產物中所占的物質的量的百分比。

（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Pd表面所帶電荷有影響，但對Pd吸附H的能力影響不大。
①隨pH增大，N₂和氨態氮在還原產物中的百分比均減小，原因是

Pd表面吸附的NO₂^-數目減小

Pd表面吸附的NO₂^-數目減小

，導致反應ⅱ的化學反應速率降低。
②消除水體中硝態氮時，保持NO₃^-較高轉化率的情況下，隨pH減小，還原產物中

n

（

N

2

）

n

（

氨態氮

）

增大，更有利于

2NO₂^-+6H=N₂+2H₂O+2OH^-

2NO₂^-+6H=N₂+2H₂O+2OH^-

（用離子方程式表示）反應的進行。