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同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2 只來自于H2O。用18O標記物質的光合作用的化學方程式如下，將其補充完整：

______________+________________

⑵電解法轉化 CO2 可實現 CO2 資源化利用。電解 CO2 制 HCOOK 的原理示意圖如下。

①陰極的電極反應式為_____。

②電解一段時間后，陽極區KHCO3 濃度下降，原因是______________________________________。

⑶CO2 催化加氫合成二甲醚是一種 CO2 轉化方法，其過程中主要發生下列反應：

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

反應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 平衡轉化率和平衡時 CH3OCH3 的選擇性隨溫度的變化如圖。

CH3OCH3 的選擇性 =2CH3OCH3的物質的量反應的CO2的物質的量×100%

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

②220℃時，在催化劑作用下 CO2 與H2 反應一段時間后，測得 CH3OCH3 的選擇性為48%（圖中 A 點）。反應時間和溫度不變，提高 CH3OCH3 選擇性的措施有_________________。

A.增大壓強 B. 使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑 C. 及時移走產物

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生成碳酸根和水 反應Ⅰ是吸熱反應，反應向吸熱反應方向移動即正向移動，反應Ⅱ是放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動即逆向移動，升高溫度，對反應Ⅱ的影響大于反應Ⅰ，因此CO2平衡轉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生成碳酸鈣、二氧化碳和水；②根據質量守恒配平反應。

⑵①電解 CO2 制 HCOOK，化合價降低，在陰極反應；②分析陰極產物與碳酸氫根反應。

⑶①根據圖中信息，溫度高于300℃時，分析兩個反應在改變溫度時平衡移動誰占主要；②根據平衡移動原理及存在兩個競爭的反應來分析提高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同位素示蹤法證實光合作用釋放出的O2只來自于H2O，根據質量守恒得到化學方程式xCO2 + 2xH2O；故答案為：xCO2 ；2xH2O。

⑵①電解 CO2 制 HCOOK，化合價降低，在陰極反應，因此陰極的電極反應式為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生成碳酸根和水，因此電解一段時間后，陽極區KHCO3 濃度下降；故答案為：氫氧根與碳酸氫根反應生成碳酸根和水。

⑶①根據圖中信息，溫度高于300℃時，CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是反應Ⅰ是吸熱反應，反應向吸熱反應方向移動即正向移動，反應Ⅱ是放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動即逆向移動，升高溫度，對反應Ⅱ的影響大于反應Ⅰ，因此CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升；故答案為：反應Ⅰ是吸熱反應，反應向吸熱反應方向移動即正向移動，反應Ⅱ是放熱反應，升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動即逆向移動，升高溫度，對反應Ⅱ的影響大于反應Ⅰ，因此CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升。

②A. 反應Ⅱ是體積減小的反應，而反應Ⅰ是等體積反應，增大壓強，反應Ⅱ平衡正向移動，提高CH3OCH3選擇性；B. 反應存在兩個競爭的反應，因此使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑來提高CH3OCH3選擇性；C. 及時移走產物CH3OCH3，能使得反應Ⅱ不斷正向反應，增加CH3OCH3選擇性；綜上所述，答案為ABC。