2022年1月24日，習近平總書記在十九屆中共中央政治局第三十六次集中學習時強調，實現(xiàn)碳達峰碳中和是貫徹新發(fā)展理念、構建新發(fā)展格局、推動高質量發(fā)展的內(nèi)在要求。因此，二氧化碳的合理利用成為研究熱點。
（1）以CO₂和NH₃為原料合成尿素是利用CO₂的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應可表示如下：
反應I：2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂COONH₄（s）ΔH₁=-159.5kJ/mol
反應II：NH₂COONH₄（s）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）ΔH₂=+72.5kJ/mol
總反應III：2NH₃（g）+CO₂（g）═CO（NH₂）₂（s）+H₂O（g）ΔH₃
反應III的ΔH₃=

-87.0

-87.0

kJ/mol,據(jù)此判斷該反應在_

低溫

低溫

（填“低溫”、“高溫”或“任意溫度”）條件下能自發(fā)進行。
（2）二甲醚（CH₃OCH₃）被譽為“21世紀的清潔燃料，以CO₂、H₂為原料制備二甲醚涉及的主要反應如下：
I.2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃OCH₃（g）+3H₂O（g）ΔH₁=-122.5kJ/mol
II.CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.1kJ/mol
①在壓強、CO₂和H₂的起始投料一定的條件下，發(fā)生反應I、II，實驗測得CO₂平衡轉化率和平衡時CH₃OCH₃的選擇性隨溫度的變化如圖1所示。（已知：CH₃OCH₃的選擇性=

2

×

C

H

3

OC

H

3

的物質的量

反應的

C

O

2

的物質的量

×

100%）

其中表示平衡時CH₃OCH₃的選擇性的曲線是

①

①

（填“①”或“②”）；溫度高于300℃時，曲線②隨溫度升高而升高的原因是

溫度高于300℃時，反應II起主導作用，反應II為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率升高

溫度高于300℃時，反應II起主導作用，反應II為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，二氧化碳的轉化率升高

；為同時提高CO₂的平衡轉化率和平衡時CH₃OCH₃的選擇性，應選擇的反應條件為

b

b

（填標號）。
a.高溫、高壓
b.低溫、高壓
c.高溫、低壓
d.低溫、低壓
②對于反應II的反應速率v=v_正-v_逆=k_正p（CO₂）?p（H₂）-k_逆p（CO）?p（H₂O），其中k_正、k_逆分別為正、逆反應速率常數(shù)，p為氣體的分壓（分壓=總壓×物質的量分數(shù)）。
a.降低溫度，k_正-k_逆

減小

減小

（填“增大”、“減小”或”不變”）；
b.在一定溫度和壓強下的反應II，按照n（H₂）：n（CO₂）=1：1投料，CO₂轉化率為50%時，v_（正）：v_（逆）=3：4，用氣體分壓表示的平衡常數(shù)K_p=

0.75

0.75

。
（3）用H₂還原CO₂可以合成CH₃OH：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）。恒壓下，CO₂和H₂的起始物質的量之比為1：3時，該反應在無分子篩膜時甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜（能選擇性分離出H₂O）時甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖2所示。P點甲醇產(chǎn)率高于T點的原因為

分子篩膜能不斷分離出H₂O（g），有利于反應正向進行

分子篩膜能不斷分離出H₂O（g），有利于反應正向進行

。

（4）CO₂的再利用技術是促進可持續(xù)發(fā)展的措施之一，南開大學化學學院陳軍院士課題組則成功研制出新型的Na-CO₂電池，如圖3是一種Na-CO₂二次電池，其中鈉和負載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池放電產(chǎn)物為Na₂CO₃和C，則放電時正極電極反應式為

3CO₂+4e^-=2CO₃^2-+C

3CO₂+4e^-=2CO₃^2-+C

。