CO2資源化再生利用在解決環(huán)境和能源問(wèn)題兩個(gè)領(lǐng)域都極具重要意義。
(1)用CO2和H2為原料可合成燃料CH3OH,主要反應(yīng)如下.
反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ?mol-1
反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH2=-90.4kJ?mol-1
反應(yīng)ⅢI:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH3
①反應(yīng)Ⅲ能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是
△S>0
△S>0
。
②不同壓強(qiáng)下,按n(CO2):n(H2)=1:3投料,測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖-1所示。壓強(qiáng)p1>
>
p2(填“>”或“<”),T2溫度時(shí),曲線重合的原因是 T2時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強(qiáng)對(duì)平衡沒(méi)有影響
T2時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,改變壓強(qiáng)對(duì)平衡沒(méi)有影響
。
(2)調(diào)節(jié)溶液pH可實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢氣CO2的捕獲和釋放。已知25℃碳酸電離常數(shù)為Ka1、Ka2,當(dāng)溶液pH=12時(shí),c(H2CO3):c()=1:1012Kal
1012Kal
。
(3)NaBH4催化釋氫。在催化劑作用下,NaBH4與水反應(yīng)生成H2,可能的反應(yīng)機(jī)理如圖所示。
①其他條件不變時(shí),以D2O代替H2O催化釋氫,所得氣體的分子式為 H2、HD
H2、HD
。
②已知:H3BO3為一元弱酸,H3BO3水溶液呈酸性的原因是 H3BO3+H2O?B(OH)4-
H3BO3+H2O?B(OH)4-
。(用離子方程式表示)
(4)一種新型Zn—CO2水介質(zhì)電池示意圖如圖-2,電極為金屬鋅和選擇性催化材料,放電時(shí),溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸(HCOOH)。充電時(shí)電池總反應(yīng)為 2Zn(OH)4-=2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
2Zn(OH)4-=2Zn+O2↑+4OH-+2H2O
;放電時(shí)1mol CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為 2
2
mol。