為了實(shí)現(xiàn)“將全球溫度上升幅度控制在2℃以內(nèi)”的目標(biāo),科學(xué)家正在研究溫室氣體CO2的轉(zhuǎn)化和利用。
(1)海洋是地球上碳元素的最大“吸收池”。在海洋中,可通過(guò)如圖所示的來(lái)固碳。發(fā)生光合作用時(shí),CO2與H2O反應(yīng)生成(CH2O)x和O2的化學(xué)方程式為 。
(2)在一定溫度和催化劑作用下,CH4與CO2可直接轉(zhuǎn)化成乙酸,這是實(shí)現(xiàn)“減排”的一種研究方向。
①在不同溫度下,催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如下圖所示,則該反應(yīng)的最佳溫度應(yīng)控制在
250℃
250℃
左右。
②該反應(yīng)催化劑的有效成分為偏鋁酸亞銅(CuAlO2,難溶物)。將CuAlO2溶解在稀硝酸中生成兩種鹽并放出NO氣體,其離子方程式為 3 CuAlO2+NO3-+16H+=3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O
3 CuAlO2+NO3-+16H+=3Cu2++3Al3++NO↑+8H2O
。
(3)有科學(xué)家提出可利用FeO來(lái)吸收CO2,
已知:C(s)+2H2O(g)?CO2(g)+2H2(g)△H=+113.4kJ?mol-1
3FeO(s)+H2O(g)?Fe3O4(s)+H2(g)△H=+18.7kJ?mol-1
則6FeO(s)+CO2(g)?2Fe3O4(s)+C(s)△H=-76.0
-76.0
kJ?mol-1。
(4)往2 L恒容密閉容器中充入1molCO2和3 molH2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)。在不同催化劑作用下,相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示(圖中c點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率為66.67%,即轉(zhuǎn)化了)。
①催化劑效果最佳的是 催化劑Ⅰ
催化劑Ⅰ
(填“催化劑I”“催化劑Ⅱ”或“催化劑Ⅲ”)。
②b點(diǎn)v(正)>
>
(填“>”“<”或“=”)v(逆)。
③若此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)到平衡狀態(tài),a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng)
該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng)
。
④c點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。
(5)直接排放煤燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,將燃煤產(chǎn)生的二氧化碳回收利用,可達(dá)到低碳排放的目的。如圖是通過(guò)人工光合作用,以CO2和H2O為原料制備HCOOH和O2的原理示意圖。電極b表面的電極反應(yīng)式為 CO2+2e-+2H+=HCOOH
CO2+2e-+2H+=HCOOH
。