17.碳及其化合物廣泛存在于自然界。隨著科技的進(jìn)步,利用化學(xué)反應(yīng)原理將含碳物質(zhì)進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化,已成為資源利用、環(huán)境保護(hù)等社會(huì)關(guān)注問(wèn)題的焦點(diǎn)。如CO2是人類工業(yè)生產(chǎn)排放的主要的溫室氣體,利用CO2制造更高價(jià)值化學(xué)品是目前的研究熱點(diǎn)。
(1)①利用CH4和CO2這兩種溫室氣體可以生產(chǎn)水煤氣。已知:
CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)ΔH=-890.3 kJ?mol-1
CO(g)+H2O (g)═CO2(g)+H2 (g)ΔH=+2.8 kJ?mol-1
2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)ΔH=-566.0 J?mol-1
反應(yīng)CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g) 的ΔH=
kJ?mol-1
②250℃時(shí),以鎳合金為催化劑,向4 L恒容容器中通入6molCO2、6molCH4,發(fā)生如下反應(yīng):CO2 (g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)。平衡體系中各組分體積分?jǐn)?shù)如表:
物質(zhì) |
CH4 |
CO2 |
CO |
H2 |
體積分?jǐn)?shù) |
0.1 |
0.1 |
0.4 |
0.4 |
此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=
。
(2)利用CO
2催化加氫可以合成乙醇,反應(yīng)原理為:
2CO
2(g)+6H
2(g)?C
2H
5OH(g)+3H
2O(g)ΔH<0
設(shè)m為起始時(shí)的投料比,即m=
。
①圖1中投料比相同,溫度從高到低的順序?yàn)?
。
②圖2中m
1、m
2、m
3從大到小的順序?yàn)?
。
(3)高溫電解技術(shù)能高效實(shí)現(xiàn)下列反應(yīng):CO
2+H
2O
CO+H
2+O
2,其可將釋放的CO
2轉(zhuǎn)化為具有工業(yè)利用價(jià)值的產(chǎn)品。工作原理示意圖(如圖3)
電極a的電極反應(yīng)式
。
(4)工業(yè)生產(chǎn)煙氣中的CO
2捕獲技術(shù)之一是氨水溶液吸收技術(shù),將煙氣冷卻至15.5℃~26.5℃后用氨水吸收過(guò)量的CO
2.已知:NH
3?H
2O的K
b=1.7×10
-5,H
2CO
3的K
a1=4.3×10
-7、K
a2=5.6×10
-11.吸收后所得溶液的pH
7(填“>”、“=”或“<”)。