解答题-原理综合题 较难0.4 引用2 组卷463
我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，而研发CO2的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
(1)大气中的CO2主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
①CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH1=akJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=bkJ•mol-1
③2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3=ckJ•mol-1
反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=____ kJ•mol-1。
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为_____ 。
(3)CO2的电化学催化还原具有条件温和、对环境友好的优点。Cu对CO2的电还原有一定的催化作用。在0.1mol•L-1CuSO4/H2SO4溶液中，改变沉积时间，进行恒电位沉积制备纳米Cu电极。图2是根据不同沉积时间制备的纳米Cu电极的循环伏安曲线作出的CO2的还原峰电流(峰电流越大，表明纳米Cu电极催化效果越好)与沉积时间的关系图，沉积时间超过50s，进一步延长沉积时间，纳米Cu电极催化效果减弱的原因是____ 。
(4)常温下，以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3，再过滤，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____ mol•L-1。
[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10；忽略溶液体积变化]
(5)章根强课题组通过温和的自光刻技术制备出富含氧空位的Co(CO3)0.5(OH)•0.11H2O纳米线(用CoⅡ表示)，测试结果表明，该CoⅡ在可见光下具有优异的光催化CO2还原活性。分析表明，该CO2还原催化机理为典型的CoⅡ/CoI反应路径(如图3)。首先，光敏剂([Ru(bpy)3]2+)通过可见光照射被激发到激发态([Ru(bpy)3]2+*)，随后([Ru(bpy)3]2+*)被TEOA淬灭得到([Ru(bpy)3]+)还原物种，该还原物种将向CoⅡ供激发电子将CoⅡ还原为CoI，_____ 。(结合图示，描述CO2还原为CO的过程)
(1)大气中的CO2主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
①CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH1=akJ•mol-1②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2=bkJ•mol-1③2CO(g)
CO2(g)+C(s) ΔH3=ckJ•mol-1反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)的ΔH=(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为
(3)CO2的电化学催化还原具有条件温和、对环境友好的优点。Cu对CO2的电还原有一定的催化作用。在0.1mol•L-1CuSO4/H2SO4溶液中，改变沉积时间，进行恒电位沉积制备纳米Cu电极。图2是根据不同沉积时间制备的纳米Cu电极的循环伏安曲线作出的CO2的还原峰电流(峰电流越大，表明纳米Cu电极催化效果越好)与沉积时间的关系图，沉积时间超过50s，进一步延长沉积时间，纳米Cu电极催化效果减弱的原因是
(4)常温下，以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3，再过滤，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10；忽略溶液体积变化]
(5)章根强课题组通过温和的自光刻技术制备出富含氧空位的Co(CO3)0.5(OH)•0.11H2O纳米线(用CoⅡ表示)，测试结果表明，该CoⅡ在可见光下具有优异的光催化CO2还原活性。分析表明，该CO2还原催化机理为典型的CoⅡ/CoI反应路径(如图3)。首先，光敏剂([Ru(bpy)3]2+)通过可见光照射被激发到激发态([Ru(bpy)3]2+*)，随后([Ru(bpy)3]2+*)被TEOA淬灭得到([Ru(bpy)3]+)还原物种，该还原物种将向CoⅡ供激发电子将CoⅡ还原为CoI，
22-23高三上·江苏苏州·期中
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；忽略溶液体积变化] 
条件下，体系中含碳组分、H2平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
(M为
等)是CO2加氢制甲醇常用的催化剂，部分合成路线如图所示。
位点、氧化物载体位点)，CO2分别在中碱位、强碱位
吸附发生反应。
上发生反应的总化学方程式
是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如
)的金属。如图所示，电解装置中分别以多晶
为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后
浓度基本保持不变，温度控制在
左右。阴极生成
的体积为
时，测得阴极区生成
，则电解效率
。
的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
溶液作
；忽略溶液体积变化] 
重整反应能够有效去除大气中
条件下，体系中含碳组分平衡时的物质的量随温度变化关系曲线如图所示。
吸附发生反应。
上发生反应的总化学方程式
我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕捉和碳利用技术则是关键。通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：
(1)已知：CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g) + CO2(g) + 3H2(g)→HOCH2CH2OH(g) + CH3OH(g) ∆H1=−131.9kJ∙mol−1
HOCH2CH2OH(g) + H2(g) → C2H5OH(g) + H2O(g) ∆H2=−94.8kJ∙mol−1
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步：
I．
(g)+CO2(g)→ 
∆H3=−60.3kJ∙mol−1
II．
+3H2(g)
HOCH2CH2OH(g) (g)+CH3OH(g) ∆H4
①步骤II中 ∆H4=___________ 。
②研究反应温度对EC加氢的影响(反应时间均为4小时)，实验数据见下表：
由上表可知，温度越高，EC的转化率越高，原因是___________ 。温度升高到220℃时，乙二醇的产率反而降低，原因是_____ 。
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为_____
(3)CO2与H2反应如果用Co／C作为催化剂，可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的催化效率，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因_______ (已知Co的性质与Fe相似)
(1)已知：CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g) + CO2(g) + 3H2(g)→HOCH2CH2OH(g) + CH3OH(g) ∆H1=−131.9kJ∙mol−1HOCH2CH2OH(g) + H2(g) → C2H5OH(g) + H2O(g) ∆H2=−94.8kJ∙mol−1
获取乙二醇的反应历程可分为如下2步：
I．
(g)+CO2(g)→ ∆H3=−60.3kJ∙mol−1II．
+3H2(g) HOCH2CH2OH(g) (g)+CH3OH(g) ∆H4①步骤II中 ∆H4=
②研究反应温度对EC加氢的影响(反应时间均为4小时)，实验数据见下表：
| 反应温度/℃ | EC转化率/% | 乙二醇产率/% |
| 160 | 23.8 | 23.2 |
| 180 | 62.1 | 60.9 |
| 200 | 99.9 | 94.7 |
| 220 | 99.9 | 92.4 |
由上表可知，温度越高，EC的转化率越高，原因是
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为
(3)CO2与H2反应如果用Co／C作为催化剂，可以得到含有少量甲酸的甲醇。为了研究催化剂的催化效率，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因
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