17.CO
2的資源化利用具有重要的意義。
(1)合成尿素[CO(NH
2)
2]是利用CO
2的途徑之一。尿素合成主要通過下列反應(yīng)實現(xiàn):
反應(yīng)Ⅰ:2NH
3(g)+CO
2(g)═NH
2COONH
4(s) ΔH
1=-272kJ?mol
-1反應(yīng)Ⅱ:NH
2COONH
4(s)═CO(NH
2)
2(l)+H
2O(g) ΔH
2=138kJ?mol
-1①二氧化碳和氨氣合成尿素固體和水蒸氣的反應(yīng)自發(fā)進行的條件是
(填“低溫”、“高溫”或“任意條件”)。
②MgO是CO
2和環(huán)氧乙烷合成碳酸乙烯酯的催化劑,可由MgCl
2與沉淀劑(尿素、氫氧化鈉)反應(yīng),先生成沉淀,過濾后將沉淀焙燒得到。已知向MgCl
2溶液中加入尿素生成的是Mg
5(CO
3)
4(OH)
2沉淀。與氫氧化鈉作沉淀劑相比,用尿素作沉淀劑焙燒生成的MgO作催化劑效果更好,其原因是
。
(2)二氧化碳加氫制甲醇已經(jīng)成為研究熱點。甲醇合成主要發(fā)生反應(yīng)的化學反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:CO
2(g)+3H
2(g)═CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH
1=-49.01kJ?mol
-1反應(yīng)Ⅱ:CO
2(g)+H
2(g)═CO(g)+H
2O(g) ΔH
2=+41.17kJ?mol
-1在密閉容器中,1.01×10
5Pa、n
起始(CO
2):n
起始(H
2)=1:3,其他條件相同時,反應(yīng)溫度對CO
2的轉(zhuǎn)化率和CH
3OH的選擇性的影響如圖1、2所示。其中,CH
3OH的選擇性可表示為
×100%。
①圖1,溫度高于260℃時,CO
2的平衡轉(zhuǎn)化率呈上升變化的原因是
。
②圖2,溫度相同時CH
3OH選擇性的實驗值略高于其平衡值,從化學反應(yīng)速率的角度解釋其原因是
。
(3)用電化學方法還原CO
2將其轉(zhuǎn)化為其它化學產(chǎn)品可以實現(xiàn)對CO
2的綜合利用。圖3是在酸性條件下電化學還原CO
2的裝置。已知法拉第效率(FE)表示為:FE(B)%=
×100%。
控制pH=1、電解液中存在KCl時,電化學還原CO
2過程中CH
4 (其他含碳產(chǎn)物未標出)和H
2的法拉第效率變化如圖4所示。
①寫出陰極產(chǎn)生CH
4的電極反應(yīng)
。
②結(jié)合如圖的變化規(guī)律,推測KCl可能的作用是
。
③c(KCl)=3mol/L時,22.4L(已折合為標準狀況,下同)的CO
2被完全吸收并還原為CH
4和C
2H
4,分離H
2后,將CH
4和C
2H
4混合氣體通入如圖5所示裝置(反應(yīng)完全),出口處收集到氣體8.96L(不考慮水蒸氣),則FE(C
2H
4)%=
。