19.我國對世界鄭重承諾:2030年前實現(xiàn)碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。而研發(fā)二氧化碳的碳捕提和碳利用技術(shù)則是關(guān)鍵。通過各國科技工作者的努力,已經(jīng)開發(fā)出許多將CO2回收利用的技術(shù),其中催化轉(zhuǎn)化法最具應(yīng)用價值。回答下列問題:
(1)CO2在催化劑作用下可以直接轉(zhuǎn)化為乙二醇和甲醇,但若反應(yīng)溫度過高,乙二醇會深度加氫生成乙醇。(g)+CO2(g)+3H2(g)→HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)ΔH=-131.9kJ?mol-1
HOCH2CH2OH(g)+H2(g)→C2H5OH(g)+H2O(g)ΔH=-94.8kJ?mol-1
獲取乙二醇的反應(yīng)歷程可分為如下2步:
Ⅰ.(g)+CO2(g)→(g) ΔH=-60.3kJ?mol-1
Ⅱ.EC加氫生成乙二醇與甲醇
①步驟Ⅱ的熱化學(xué)方程式是
。
②研究反應(yīng)溫度對EC加氫的影響(反應(yīng)時間均為4小時),實驗數(shù)據(jù)見下表:
反應(yīng)溫度/℃ |
EC轉(zhuǎn)化率/% |
乙二醇產(chǎn)率/% |
160 |
23.8 |
23.2 |
180 |
62.1 |
60.9 |
200 |
99.9 |
94.7 |
220 |
99.9 |
92.4 |
由表可知,溫度越高,EC的轉(zhuǎn)化率越高,原因是
。溫度升高到220℃時,乙二醇的產(chǎn)率反而降低,原因是
。
(2)多晶Cu是目前唯一被實驗證實能高效催化CO
2還原為烴類(如C
2H
4)的金屬。如圖1所示,電解裝置中分別以多晶Cu和Pt為電極材料,用陰離子交換膜分隔開陰、陽極室,反應(yīng)前后KHCO
3濃度基本保持不變,溫度控制在10℃左右,生成C
2H
4的電極反應(yīng)式為
(3)CO
2與H
2反應(yīng)如果用Co/C作為催化劑,可以得到含有少量甲酸的甲醇。為研究催化劑的催化效率,將Co/C催化劑循環(huán)使用,相同條件下,隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加,甲醇產(chǎn)量如圖2所示,試準(zhǔn)測甲醇產(chǎn)量變化的原因:
。(已知Co的性質(zhì)與Fe相似)