10.CO
2的資源化利用和轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和有重要意義。
(1)在席夫堿(含“-RC=N-”有機(jī)物)修飾的納米金催化劑上,CO
2直接催化加氫生成甲酸。其反應(yīng)歷程如圖所示,其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注,TS為過(guò)渡態(tài)。
該歷程中起決速步驟的化學(xué)方程式是
。
(2)我國(guó)科學(xué)家以Si/Bi材料作光電陰極。CO
2飽和的0.5mol?L
-1的KHCO
3溶液作電解液(pH=7.4),將CO
2轉(zhuǎn)化為HCOO
-,原理如圖所示。根據(jù)圖示,寫出光電陰極的電極反應(yīng)式:
。
(3)CO
2與H
2在催化劑作用下可轉(zhuǎn)化為CH
3OH,主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)1:CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g)ΔH
1反應(yīng)2:CO
2(g)+H
2(g)?CO(g)+H
2O(g)ΔH
2①已知:在一定溫度下,由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物的焓變叫做該物質(zhì)在此溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。下表為幾種物質(zhì)在298K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓:
物質(zhì) |
CO2(g) |
CH3OH(g) |
H2O(g) |
H2(g) |
標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓/(kJ?mol-1) |
-393.51 |
-201.17 |
-241.82 |
0 |
則ΔH
1=
。
②若起始按
=3投料,測(cè)得CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率(X-CO
2)和CH
3OH的選擇性(S-CH
3OH)隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示[已知:S-CH
3OH=
×100%]:
i.p
1
(填“>”或“<”)p
2。
ii.溫度高于350℃后,在壓強(qiáng)p
1和p
2下,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率幾乎交于一點(diǎn)的原因是
。
iii.250℃時(shí)反應(yīng)2的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K
p=
(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
(4)一定條件下,CO
2可形成干冰,干冰的晶胞模型如圖所示。在干冰中,與一個(gè)CO
2分子緊鄰的分子共有
個(gè)。若晶胞參數(shù)是anm,干冰的密度為ρg?cm
-3,則阿伏加德羅常數(shù)為
(用含a、ρ的代數(shù)式表示)。