CO2 的资源化利用能有效减少 CO2 排放，充分利用碳资源。⑴在海洋碳循环中，通过如图所...

CO2 的资源化利用能有效减少 CO2 排放，充分利用碳资源。

⑴在海洋碳循环中，通过如图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式_____。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2 只来自于H2O。用18O标记物质的光合作用的化学方程式如下，将其补充完整：

______________+________________

⑵电解法转化 CO2 可实现 CO2 资源化利用。电解 CO2 制 HCOOK 的原理示意图如下。

①阴极的电极反应式为_____。

②电解一段时间后，阳极区KHCO3 浓度下降，原因是______________________________________。

⑶CO2 催化加氢合成二甲醚是一种 CO2 转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g) + H2(g) === CO(g) + H2O(g)　　 ΔH = +41.2 kJ·mol−1

反应Ⅱ：2CO2(g) + 6H2(g) === CH3OCH3(g) + 3H2O(g)　　 ΔH = −122.5 kJ·mol−1

在恒压、CO2 和H2 的起始量一定的条件下，CO2 平衡转化率和平衡时 CH3OCH3 的选择性随温度的变化如图。

CH3OCH3 的选择性 =2CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量×100%

①温度高于300　 ℃时，CO2 平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________。

②220℃时，在催化剂作用下 CO2 与H2 反应一段时间后，测得 CH3OCH3 的选择性为48%（图中 A 点）。反应时间和温度不变，提高 CH3OCH3 选择性的措施有_________________。

A.增大压强　　 B.　 使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂　　 C.　 及时移走产物

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捕碳技术（主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。

在海洋碳循环中,通过右图所示的途径固碳。

①写出钙化作用的离子方程式:______ ______________。

②同位素示踪法证实光合作用释放出的O2只来自于H2O。 用18O标记光合作用的化学方程式如下，将其补充完整。

__________+__________ (CH2O)x+x18O2+ xH2O)

（2）工业上常用高浓度K2CO3溶液吸收CO2得到溶液X，再利用电解法使K2CO3溶液再生，并将CO2富集，其装置如下图。在阳极区发生的反应包括_________和H++HCO3-=H2O+CO2↑。简述CO32-在阴极区再生的原理：______________。

（3）将上述富集的CO2和甲烷重整制合成气(CO和H2)是CO2资源化利用的有效途径。合成气用干制备甲醇的反应为:2H2(g) +CO (g) CH3OH(g) △H=-90.l kJ/mol

在T℃时，容积相同的甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，按不同方式投入反应物，测得反应达到平衡时的有关数据如下表。

根据上表信息填空（填写“>”“< ”或“=”）：

2c1_________c3；②|x|+|y|___________90.1；

③2p2_________p3；④α1+α2_________1

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CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。

①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。

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CO2的资源化利用能有效减少CO2的排放，充分利用碳资源。

（1）全球变暖现象很可能是大气中的温室气体（如CO2）聚集造成的。有科学家提出可以将CO2通过管道输送到海底，这样可减缓空气中CO2浓度的增加。下列有关说法正确的是__（填字母）。

A．送到海底越深的地方，CO2溶解得越多，同时CO2可能液化甚至变成干冰

B．把CO2输送到海底，会使海水酸性增强，有利于海洋生态环境

C．把CO2输送到海底，这是人类减缓空气中CO2浓度增加速率的唯一办法

D．要减缓空气中CO2浓度的增加，最有效的措施是使用新能源和植树造林

（2）已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)　　 ΔH=-890kJ·mol-1

②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)　　 ΔH=-572kJ·mol-1

则反应CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)　　 ΔH=__kJ·mol-1。

（3）CO2催化加氢合成二甲醚是CO2转化的一种方法，主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)　　 ΔH=+41.2kJ·mol-1

反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH=-122.5kJ·mol-1

在一体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2与1molH2，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化曲线如图所示。其中：CH3OCH3的选择性=×100%。

①CH3OCH3的选择性随温度的升高而降低的原因是___。

②270℃时，测得平衡时CH3OCH3的物质的量为0.1mol，此时反应Ⅰ的化学平衡常数K=__（保留2位有效数字）。

（4）多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类（如C2H4）的金属。电解装置中分别以多晶Cu和铂为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，阴、阳极室的KHCO3溶液的浓度（约0.1mol·L-1左右）基本保持不变。并向某极室内持续通入CO2，温度控制在10℃左右。通入CO2的电极为___（填“阴极”或“阳极”），生成C2H4的电极反应式为__。

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资源化利用能有效减少碳排放，充分利用碳资源。

(1)光电催化实现资源化利用的原理如图：

①写出阴极还原为的电极反应式：___________。

②与直接电解法相比，生成等量的时，光电催化法消耗的电能更少。其原因是___________。

(2)催化加氢合成二甲醚过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：　　　　

反应Ⅱ：　　　

①反应Ⅰ中的平衡转化率随温度升高而增大的原因是__________。

②在恒压、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性(的选择性)随温度的变化如图：

T℃时，起始投入，，达到平衡时反应Ⅰ理论上消耗的物质的量为_______。该催化剂条件下合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是______________。

(3)研究发现，(2)中的反应Ⅱ分两步完成，即发生反应Ⅲ和Ⅳ。

反应Ⅲ：　　　

反应Ⅳ：

①反应Ⅳ的____

②其他条件相同时，若两容器中分别仅发生反应Ⅱ和反应Ⅲ，测得反应Ⅱ中的平衡转化率更高，其原因可能是__________。

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CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

（3）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 ΔH =41.2 kJ·mol−1

反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH =﹣122.5 kJ·mol−1

在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=×100％

①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________。

②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。

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CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。

（1）CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。

①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式：________。

②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是________。

（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。

①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：________。

②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是________。

（3）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：

反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　　 ΔH =41.2 kJ·mol−1

反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　　 ΔH =﹣122.5 kJ·mol−1

在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：

CH3OCH3的选择性=×100％

①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________。

②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________。

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CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，又能缓解能源危机。实现CO2资源化再利用的研究工作正在不断进行中。

（1）CO2和H2，合成CH3OH，用非金属催化剂实现CO2电催化还原制备甲醇的反应历程如图所示：

上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，主要降低下列变化中___ (填字母)的能量变化。

A.*CO+*OH→*CO+*H2O　　　　　 B.*CO→*OCH

C. *OCH2→*OCH3　　　　　　　　 D.*OCH3→*CH3OH

（2）CO2和H2合成甲酸(HCOOH)其反应为：H2(g)+CO2(g)HCOOH(g)。一定温度下，恒容密闭容器中进行上述反应，测得v正(CO2)随反应时间(t)的变化如图所示。

①t2时，改变的条件是充入amolCO2，同时___。

②下列关于t1、t3时刻的说法，正确的是___。

a.平衡常数：K1＞K3

b.混合气的平均分子量：＜

c.混合气中HCOOH的体积分数：V1=V3

③标准平衡常数Kθ=，其中pθ为标准压强(1×105Pa)，pH2、pCO2和pHCOOH为各组分的平衡分压，如pCO2=pxCO2，p为平衡总压，xCO2为平衡系统中CO2的物质的量分数。在标准压强下，向上述容器充入等物质的量的H2和CO2进行反应，测得HCOOH的平衡产率为w，则K=___(用含w字母表示)。

（3）O2辅助的Al～CO2电池工作原理如图所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物Al2(C2O4)3是重要的化工原料。

电池正极区发生的反应：①O2+e-=O2-；②___，O2的作用是___。

（4）CH4超干重整CO2得到的CO经偶联反应可制得草酸(H2C2O4)。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入一定浓度的KOH溶液，所得溶液的pH=3，则=___。

(已知常温下H2C2O4的Ka1=6×10-2，Ka2=6×10-5)

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（12分）为应对环境污染，使得对如何减少煤燃烧和汽车尾气中各种含碳、氮、硫等气体的排放，及有效地开发利用碳资源的研究显得更加紧迫。

（1）为减少煤燃烧中废气的排放，常将煤转化为清洁气体燃料。请写出焦炭与水蒸气高温下反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）选择适当的催化剂在高温下可将汽车尾气中的 CO、NO转化为无毒气体。

已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)　　　　　　　　　 ∆H1=-566 kJ∙mol-1

②2NO(g)+2CO(g) ⇋ N2(g)+ 2CO2(g)　　 　　　　 ∆H2=-746 kJ∙mol-1

则反应N2(g)+ O2(g)= 2NO(g)的∆H＝　　　　　　　　 kJ∙mol-1。

（3）在一定温度下，向1L密闭容器中充入0.5 mol NO、2 mol CO，发生上述反应②，

20s反应达平衡，此时CO的物质的量为1.6 mol。在该温度下反应的平衡常数K=　　　　　 。

（4）将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用以CO2和H2O为原料制备HCOOH和O2的原理示意图。催化剂b表面发生的电极反应式为_____________________。

（5）氮氧化物进入水体可转化为NO3─，电化学降解法可用于治理水中NO3─的污染。原理如图所示。

电源正极为　　　　　 (填“A”或“B”)，若电解过程中转移了0.4mol电子，则处理掉的NO3─为　　　　　　 g。

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资源化利用CO2，不仅可以减少温室气体的排放，还可以获得燃料或重要的化工产品。

(1)CO2的捕集：

①写出CO2的电子式__________。

②用饱和Na2CO3溶液做吸收剂可“捕集”CO2。若吸收剂失效，可利用NaOH溶液使其再生，写出该反应的离子方程式___________。

③聚合离子液体是目前广泛研究的CO2 吸附剂。结合下图分析聚合离子液体吸附CO2的有利条件是__________。

(2)生产尿素：

工业上以CO2、NH3为原料生产尿素[CO(NH2)2]，该反应分为二步进行：

第一步：2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s)　　 △H =-159.5 kJ/mol

第二步：H2NCOONH4(s)CO(NH2)2(s)+ H2O(g)　 △H =+116.5 kJ/mol

①写出上述合成尿素的热化学方程式_________。

②某实验小组模拟工业上合成尿素，在一定体积的密闭容器中投入4mol NH3和1mol CO2，实验测得反应中各组分物质的量随时间的变化如图所示：

已知总反应的快慢由慢的一步反应决定，则合成尿素总反应的快慢由第______步反应决定，总反应进行到________min时到达平衡。

(3)合成乙酸：

①中国科学家首次以CH3OH、CO2和H2为原料高效合成乙酸，其反应路径如图所示：

原料中的CH3OH可通过电解法由CO2制取，用稀硫酸作电解质溶液，写出生成CH3OH的电极反应式___。

②根据图示，写出总反应的化学方程式_____________。

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