Question

【題目】CO2 的資源化利用能有效減少 CO2 排放，充分利用碳資源。

⑴在海洋碳循環(huán)中，通過如圖所示的途徑固碳。

①寫出鈣化作用的離子方程式_____。

②同位素示蹤法證實(shí)光合作用釋放出的O2 只來自于H2O。用18O標(biāo)記物質(zhì)的光合作用的化學(xué)方程式如下，將其補(bǔ)充完整：

______________+________________

⑵電解法轉(zhuǎn)化 CO2 可實(shí)現(xiàn) CO2 資源化利用。電解 CO2 制 HCOOK 的原理示意圖如下。

①陰極的電極反應(yīng)式為_____。

②電解一段時(shí)間后，陽極區(qū)KHCO3 濃度下降，原因是______________________________________。

⑶CO2 催化加氫合成二甲醚是一種 CO2 轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：

反應(yīng)Ⅰ：CO2(g) + H2(g) === CO(g) + H2O(g) ΔH = +41.2 kJ·mol1

反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g) + 6H2(g) === CH3OCH3(g) + 3H2O(g) ΔH = 122.5 kJ·mol1

在恒壓、CO2 和H2 的起始量一定的條件下，CO2 平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí) CH3OCH3 的選擇性隨溫度的變化如圖。

CH3OCH3 的選擇性 =2CH3OCH3的物質(zhì)的量反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量×100%

①溫度高于300 ℃時(shí)，CO2 平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是____________。

②220℃時(shí)，在催化劑作用下 CO2 與H2 反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)得 CH3OCH3 的選擇性為48%（圖中 A 點(diǎn)）。反應(yīng)時(shí)間和溫度不變，提高 CH3OCH3 選擇性的措施有_________________。

A.增大壓強(qiáng) B. 使用對(duì)反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑 C. 及時(shí)移走產(chǎn)物

Answer 1

【答案】Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O xCO2 2xH2O CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－ 氫氧根與碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸根和水 反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即逆向移動(dòng)，升高溫度，對(duì)反應(yīng)Ⅱ的影響大于反應(yīng)Ⅰ，因此CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升 ABC

【解析】

⑴①鈣化作用是鈣離子和碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸鈣、二氧化碳和水；②根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)。

⑵①電解 CO2 制 HCOOK，化合價(jià)降低，在陰極反應(yīng)；②分析陰極產(chǎn)物與碳酸氫根反應(yīng)。

⑶①根據(jù)圖中信息，溫度高于300℃時(shí)，分析兩個(gè)反應(yīng)在改變溫度時(shí)平衡移動(dòng)誰占主要；②根據(jù)平衡移動(dòng)原理及存在兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)來分析提高CH3OCH3選擇性的措施。

⑴①鈣化作用是鈣離子和碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸鈣、二氧化碳和水，其離子方程式Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O；故答案為：Ca2+ + 2HCO3－ = CaCO3 ↓+ CO2↑+ H2O。

②同位素示蹤法證實(shí)光合作用釋放出的O2只來自于H2O，根據(jù)質(zhì)量守恒得到化學(xué)方程式xCO2 + 2xH2O；故答案為：xCO2 ；2xH2O。

⑵①電解 CO2 制 HCOOK，化合價(jià)降低，在陰極反應(yīng)，因此陰極的電極反應(yīng)式為CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－；故答案為：CO2 + 2e－ + H2O =HCOO－ + OH－。

②陰極生成氫氧根，氫氧根與碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸根和水，因此電解一段時(shí)間后，陽極區(qū)KHCO3 濃度下降；故答案為：氫氧根與碳酸氫根反應(yīng)生成碳酸根和水。

⑶①根據(jù)圖中信息，溫度高于300℃時(shí)，CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即逆向移動(dòng)，升高溫度，對(duì)反應(yīng)Ⅱ的影響大于反應(yīng)Ⅰ，因此CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升；故答案為：反應(yīng)Ⅰ是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即正向移動(dòng)，反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即逆向移動(dòng)，升高溫度，對(duì)反應(yīng)Ⅱ的影響大于反應(yīng)Ⅰ，因此CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升。

②A. 反應(yīng)Ⅱ是體積減小的反應(yīng)，而反應(yīng)Ⅰ是等體積反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng)，提高CH3OCH3選擇性；B. 反應(yīng)存在兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的反應(yīng)，因此使用對(duì)反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑來提高CH3OCH3選擇性；C. 及時(shí)移走產(chǎn)物CH3OCH3，能使得反應(yīng)Ⅱ不斷正向反應(yīng)，增加CH3OCH3選擇性；綜上所述，答案為ABC。