17.利用太陽能光解水制備的H
2可用于還原CO
2合成有機(jī)物,從而實(shí)現(xiàn)資源的再利用。請回答下列問題:
Ⅰ.半導(dǎo)體光催化劑浸入水或電解質(zhì)溶液中,光照時(shí)可在其表面得到產(chǎn)物
(1)圖1為該催化劑在水中發(fā)生光催化反應(yīng)的原理示意圖。若將該催化劑置于Na
2SO
3溶液中,產(chǎn)物之一為
,另一產(chǎn)物為
。
Ⅱ.用H
2還原CO
2可以在一定條件下合成CH
3OH(不考慮副反應(yīng)):CO
2(g)+3H
2(g)?CH
3OH(g)+H
2O(g) ΔH<0。
(2)某溫度下,恒容密閉容器中,CO
2和H
2的起始濃度分別為amol?L
-1和3amol?L
-1,反應(yīng)平衡時(shí),CH
3OH的產(chǎn)率為b,該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)的值為
。
(3)恒壓下,CO
2和H
2的起始物質(zhì)的量比為1:3時(shí),該反應(yīng)在無分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖2所示,其中分子篩膜能選擇性分離出H
2O。
①P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)?
。
②根據(jù)圖2,在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為
℃。
Ⅲ.利用有機(jī)物HCOOH分解可再生H
2與CO
2(4)在催化劑作用下,HCOOH分解生成CO
2和H
2可能的反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。
①若用HCOOD發(fā)生催化釋氫反應(yīng)除生成CO
2外,還生成
(填化學(xué)式)。
②研究發(fā)現(xiàn):調(diào)節(jié)溶液pH可實(shí)現(xiàn)CO
2的捕獲和釋放,已知25℃碳酸電離常數(shù)為K
a1、K
a2,當(dāng)溶液pH=12時(shí),c(H
2CO
3):c(
):c(
)=1:
:
。