CO2的固定、利用是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)標(biāo)”與“碳中和”的有效路徑之一。
(1)320℃左右時(shí),在新型納米催化劑Na-Fe3O4和HMCM-22的表面可以將CO2和H2轉(zhuǎn)化為烷烴X,其過(guò)程如圖所示。
①用系統(tǒng)命名法命名X:2-甲基丁烷2-甲基丁烷。
②已知:H2(g)+CO2(g)═H2O(g)+CO(g)ΔH=41kJ/mol6H2(g)+2CO2(g)═4H2O(g)+CH2=CH2(g)ΔH=-128kJ/mol。則2CO(g)+4H2(g)═2H2O(g)+CH2=CH2(g)ΔH=-210-210kJ?mol-1。
(2)利用電化學(xué)方法可將CO2有效地轉(zhuǎn)化為HCOO-,裝置如圖所示。
①在該裝置中,右側(cè)Pt電極為 陰極陰極(填“陰極”或“陽(yáng)極”);左側(cè)Pt電極上的電極反應(yīng)式為 2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O。
②已知:電解效率=一段時(shí)間內(nèi)生成目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移電子數(shù)一段時(shí)間內(nèi)電解池轉(zhuǎn)移電子總數(shù)。裝置工作時(shí),陰極除有HCOO-生成外,還可能生成副產(chǎn)物降低電解效率。標(biāo)準(zhǔn)狀況下,當(dāng)陽(yáng)極生成氧氣體積為224mL時(shí),測(cè)得整個(gè)陰極區(qū)內(nèi)的c(HCOO-)=0.017mol/L,電解效率為 85%85%。
(3)研究表明,溶液pH會(huì)影響CO2轉(zhuǎn)化為HCOO-的效率。如圖是CO2(以H2CO3計(jì))在水溶液中各種存在形式的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)δ隨pH變化的情況。
①pH>12時(shí),CO2幾乎未轉(zhuǎn)化為HCOO-,此時(shí)CO2在溶液中的主要存在形式為 CO2-3CO2-3;
②pH=8.5時(shí),CO2的轉(zhuǎn)化效率較高,溶液中相應(yīng)的電極反應(yīng)式為 HCO-3+H2O+2e-=HCOO-+2OH-HCO-3+H2O+2e-=HCOO-+2OH-;在此條件下裝置工作一段時(shí)間后,陰極附近溶液的pH 不變不變(填序號(hào):a.明顯增大、b.幾乎不發(fā)生變化、c.明顯減?。?。(忽略電解前后溶液的體積變化)
一段時(shí)間內(nèi)生成目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移電子數(shù)
一段時(shí)間內(nèi)電解池轉(zhuǎn)移電子總數(shù)
CO
2
-
3
CO
2
-
3
HCO
-
3
HCO
-
3
【答案】2-甲基丁烷;-210;陰極;2H2O-4e-=O2+4H+或4OH--4e-=O2+2H2O;85%;;+H2O+2e-=HCOO-+2OH-;不變
CO
2
-
3
HCO
-
3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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